Laboratorio de los Túneles de Viento en Ingeniería Civil

Este laboratorio tiene por objeto el análisis aeroelástico-híbrido del comportamiento de puentes de grandes vanos y de estructuras no lineales frente a la acción del viento. Los métodos híbridos se completan con un análisis computacional del modelo estructural para determinar la aparición de inestabilidades. Se realizan ensayos seccionales de tableros de puentes tanto aerodinámicos como aeroelásticos, y el estudio de la no linealidad geométrica y de material en estructuras como pilares y uniones tubulares.

Este laboratorio está compuesto por dos instalaciones singulares a nivel internacional: túnel de viento aeroelástico (TUVA) y túnel de viento de capa límite (TUCLA).

Este tipo de túnel de viento está destinado principalmente a ensayos seccionales aerodinámicos y aeroelásticos de tableros de puentes. En los ensayos aerodinámicos un segmento de tablero de puente de gran vano (generalmente colgante o atirantado), a escalas normalmente comprendidas entre 1/25 y 1/100, se ensaya de forma fija sin movimientos, midiéndose las fuerzas que ejerce el flujo de aire sobre el mismo. Estas fuerzas adimensionales constituyen los coeficientes aerodinámicos. A continuación, en los ensayos seccionales aeroelásticos de tableros de puentes se llevan a cabo ensayos en oscilación libre amortiguada con el mismo tipo de modelos a escala, pero soportados por un sistema de muelles que permite tres grados de libertad. De la diferencia entre su comportamiento sin viento en el túnel y con diferentes velocidades de flujo de aire se obtienen las funciones de flameo, fundamentales para el análisis aeroelástico del puente.

Para esta clase de ensayos, el laboratorio dispone de un túnel de viento aerodinámico con una cámara de ensayos de 1 m² de sección. El caudal máximo de aire, generado a partir de un motor eléctrico de 60 CV, es de 32 m³/s. La velocidad máxima de ensayo es de unos 30-32 m/s. El nivel de turbulencia es menor del 0.5%.

Para la instrumentación de los modelos y la adquisición de datos se dispone de 3 acelerómetros de hasta 300 Hz, 6 células de carga de 5 kg, una sonda Pitot, 4 pistones neumáticos para la sujeción de modelos seccionales, 1 barómetro y termómetro de precisión, y un ordenador con tarjeta de adquisición de datos que realiza la monitorización y control del túnel de viento. En este laboratorio también se encuentra una sala de computación con un equipo de edición de video y un clúster de 7 ordenadores. Los ensayos realizados en este túnel de viento permiten obtener:

• La resultante de las presiones horizontales y verticales producidas por el viento sobre el tablero.
• La aceleración, velocidad y traslación del tablero bajo la acción del viento.
• Coeficientes aerodinámicos: C_L, C_D, C_M.
• Funciones de flameo: A*_i, H*_i, P*_i.
• Comportamiento frente al desprendimiento de vórtices.

Este tipo de túnel de viento tiene por objeto en general la realización de ensayos sobre modelos de elementos que se encuentren en la realidad a una altura reducida con respecto al nivel del suelo, de modo que se ven afectados por la variación en el perfil de velocidades de viento generada por la capa límite atmosférica.

Otra de las aplicaciones de este túnel de viento hace referencia al ensayo de juntas verticales de torres aerogeneradoras de hormigón pretensado, así como al ensayo de torres u otros elementos verticales dotados de sistemas de recolección de energía (EH o “energy harvesting”) a partir de los movimientos provocados por la acción del viento en las estructuras.

Las dimensiones de la cámara de ensayos del túnel de viento de capa límite son de 3 x 2 x 22 m³, con una velocidad máxima de ensayo de 25 m/s. También dispone de una sala de computación con equipos para la edición de vídeo y el procesado de imágenes realistas de los elementos estudiados.

Los ensayos realizados en el túnel de viento de capa límite permiten obtener los siguientes tipos de información:

• Perfil de viento según la capa límite atmosférica.
• Coeficientes aerodinámicos: C_L, C_D, C_M.
• Movimientos, velocidades y aceleraciones de los modelos.
• Reacciones en la base de los modelos.

Planta	Laboratorio Túneles de Viento	Superficie m2
0	Laboratorio TUVA	215
-2	Laboratorio TUCLA	485
TOTAL		700

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