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

15 de julio de 2016

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Bruno Henríquez

 

Nunca hay viento favorable para el que no sabe hacia dónde va.
Séneca

(Filósofo latino. 2-65 a.C.)

 

 

 Patrones de flujo de viento en las ciudades, áreas de estancamiento y altas velocidades

 

Se ha observado que según de donde sople el viento, en las ciudades hay zonas 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 forma un patrón que puede aparecer podías u 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.

El viento es un fenómeno planetario que obedece a la circulación atmosférica de forma global y a las características locales del terreno en forma particular. Dentro de las ciudades se ve afectado por las estructuras construidas, su distribución y altura, así como por la dirección de la cual provenga en la que afectan la rugosidad del terreno y el patrón de la trama urbana.

 

Patrones de viento alrededor de los edificios

 

Sombra aerodinámica.

Un concepto de interés en el diseño de la trama urbana, la ubicación de chimeneas, de áreas de toma de aire, ubicación de centros de recreación, parques y otros para las actividades al aire libre es la sombra aerodinámica.

Tal y como la sombra en el caso óptico señala donde no da la luz, la sombra aerodinámica marca la región donde el efecto del viento se ve apantallado por el obstáculo que supone el edificio. La sombra aerodinámica, no está definida por una geometría lineal como el caso de la sombra óptica, ya que el movimiento del aire alrededor de un obstáculo está afectado por la viscosidad del aire, la turbulencia, la geometría del obstáculo y la distribución del flujo y las presiones a su alrededor. La sombra aerodinámica semeja más la estela que deja un barco al moverse en el agua que al cono o figura limitada por líneas rectas de la sombra que arroja un cuerpo al darle la luz, por ejemplo si una chimenea se sitúa por encima o por debajo del límite de a sombra aerodinámica de un edificio determinará si el humo y los contaminantes se quedan atrapados en el área de estancamiento detrás del edifico o se mezclará con el viento que pasa por encima de este.

 

 

Zonas de estancamiento y altas o súper velocidades

Casi todas las construcciones en áreas urbanas del mundo se encuentran dentro de la capa límite atmosférica así el perfil de viento marca que la velocidad va creciendo con la altura, mientras la turbulencia aumenta al estar más cerca del suelo. Por eso la velocidad del viento que golpea al edificio es mayor mientras más alto sea este. Esto además de presuponer que los apartamentos más altos tienen más viento, más presión en las fachadas y más fuerza sobre las estructuras y ventanas, nos indica que si el flujo se divide al interactuar sobre el edificio las corrientes más rápidas serán enviadas hacia abajo a una altura determinada para cualquier edificio, como promedio para un edificio en forma de torre rectangular de fachada plana, esto ocurre aproximadamente a tres cuartas partes de su altura. Eso obliga a una parte del viento a saltar por encima del edificio y a otra a descender y rodear al inmueble creando zonas de alta velocidad cerca de los bordes y un área de estancamiento detrás. A su vez la interacción con los bordes del edifico generará vórtices de turbulencia. Este aumento de la velocidad se ha pensado también para el aprovechamiento de la energía eólica urbana.

Las zonas de alta velocidad a nivel de peatón se caracterizan por un factor que representa cuantas veces es mayor la velocidad del viento que la que habría si no estuviera el edificio. Este factor se designa en la literatura técnica unas veces con la letra R o con la letra griega psi (ψ), y se utiliza para marcar en los planos la distribución de las zonas con diferentes velocidades del viento y poder evaluar los efectos del viento alrededor de los edificios.

Para velocidades bajas del viento se observa que la presencia del edificio multiplica la velocidad en zonas determinadas, y se observa que alrededor de algunos edificios es como si siempre soplara el viento aun cuando en el resto de la ciudad las brisas fueran leves, pero en caso de que ocurran tormentas, y huracanes los vientos intensos de estas perturbaciones también se multiplican causando efectos que pueden llegar a ser dañinos.

 

Efecto Venturi

En el movimiento de los fluidos, cuando se produce un estrechamiento de los canales por donde fluye, se produce un aumento de la velocidad, conocido como efecto de Venturi, lo mismo ocurre cuando el viento se canaliza a través de las estructuras de las ciudades y en las zonas de estrechamiento o convergencia de las pantallas que representan los edificios se produce un aumento de la velocidad.

 

 

Viento bajo los inmuebles

En la base de los edificios en la fachada de barlovento (dirección desde la cual llega el viento) la velocidad del viento puede llegar a ser molesta, una forma de disminuirla y de eliminar las zonas de estancamiento detrás del edificio o sea a sotavento, mientras se eliminan molestias a nivel de peatones es el diseño de edificios con base libre o vías de salida de aire ya sea por huecos, canales o divisores de flujo. Lo que aumenta el confort en el exterior de los edificios altos y elimina áreas de alta velocidad que pueden resultar molestas.

 

 

 

Pantallas

grandes pantallas además de ofrecer una gran resistencia mecánica al viento crean grandes zonas de estancamiento cuando el viento viene frente a la pantalla, si viene en la dirección a lo largo de la pantalla podría producir efectos como de canalización y Venturi, que pueden resultar molestos en ciertas áreas de la ciudad.

 

Zonas de estancamiento

Aunque ya mencionaba las características generales de a las zonas de estancamiento estas merecen una especial atención, por lo que significan en las áreas urbanas, algunas veces un área de estancamiento garantiza la posibilidad de realizar actividades al aire libre que serían imposibles en áreas de súpervelocidad aunque otras veces pueden crear zonas de acumulación de contaminantes y de basura, hojas seca y el polvo arrastrado por el viento.

La aparición súpervelocidad para valores normales del viento, debido a la presencia de un edificio puede ser parte asimilable del entorno, pero cuando ocurren fenómenos meteorológicos como turbonadas, entrada de frentes fríos o huracanes la multiplicación de la velocidad del viento puede resultar altamente peligrosa, por eso deben conocerse estas áreas y como protegerlas o modificarlas a través del diseño arquitectónico y urbano.