Un método de cálculo creado en Galicia abarata el diseño de puentes y edificios

Puentes, rascacielos, torres de comunicaciones, aerogeneradores... Todas son grandes y costosas infraestructuras. Y en todas debe primar un aspecto esencial: la seguridad. A la hora de construirlas no solo hay que tener en cuenta el terreno en el que serán ubicadas, sino que su resistencia al viento es otro de los factores esenciales. Deben estar preparadas para soportar condiciones extremas. Para ello, mucho antes de que se ponga la primera piedra, se diseña una maqueta que reproduce con la mayor fiabilidad posible la estructura real y se estudia en un túnel de viento. Pero ocurre que el modelo nunca es exactamente igual a como será el original. Las desviaciones oscilan entre el 10 % y el 15 % e, incluso en algunos casos, pueden existir diferencias de hasta el 25 %. Los ingenieros son conscientes de estos fallos, por lo que aplican un coeficiente de corrección. Por ejemplo, si las pruebas indican que un edificio puede aguantar rachas de 180 o 200 kilómetros por hora, se deja un margen de 30 o 50 kilómetros más, lo que también supone un sobrecoste en la construcción.

Esto es lo que ocurre ahora. Pero ¿podría hacerse de otra forma? Fue la pregunta que se planteó Miguel Cid Montoya, investigador posdoctoral en el grupo de Mecánica de Estructuras de la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidade da Coruña (UDC), durante su estancia de seis meses en el 2014, como becario de la Fundación Barrié, en la Universidad Occidental de Ontario, en uno de los grupos de investigación internacionales más reconocidos en el campo de la ingeniería de viento. El equipo cuenta con uno de los túneles más sofisticados, donde de forma regular se prueba la resistencia de las maquetas a escala de grandes infraestructuras.

Pero tampoco se ajustaban del todo a la realidad. «Vi -explica Cid- que tenían errores en el diseño, aunque me dijeron que era lo habitual, que siempre se había hecho así». Fue entonces cuando propuso desarrollar un método numérico que minimizase la desviación. Al principio no se lo tuvieron muy en cuenta, pero cuando llegó con los cálculos todo cambió y decidieron probarlo en una torre de un puente.

«El error de las respuestas dinámicas de la maqueta fue siempre inferior al 1%», apunta el investigador gallego. Ya no solo quedaron despejadas las dudas, sino que el nuevo sistema de cálculo se publicó en Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics, la revista científica más influyente en el área, en un trabajo en el que también participaron sus dos directores de tesis, Santiago Hernández Ibáñez y Félix Nieto, así como otros dos investigadores canadienses. «El sistema numérico -apunta Cid- garantiza que las maquetas reproducen exactamente el comportamiento de las estructuras reales». 

Mayor precisión

Tanto es así que a partir de ahora se utilizará de forma rutinaria en el túnel de viento que la Universidade da Coruña pondrá en funcionamiento a partir de septiembre. La primera maqueta que se someterá a la resistencia aeroelástica será la de un aerogenerador, por encargo de una importante compañía energética.

«Una mayor precisión permite un mejor diseño de las maquetas y, por tanto, un mayor ahorro en la construcción de las infraestructuras que, dependiendo de cómo sean, puede costar millones de euros», explica el catedrático de Mecánica de Estructuras Santiago Hernández Ibáñez, quien destaca la iniciativa y la preparación de su pupilo. «Es un reconocimiento para la Universidade da Coruña que un joven ingeniero llegue a Canadá y les diga no solo que esto se puede hacer mejor, sino que también les diga cómo hacerlo», dice.

El método numérico tiene aplicación en proyectos industriales en los que se mida la resistencia aeroelástica, lo que abarca desde puentes a grandes edificios, pasando por aerogeneradores o torres de telecomunicaciones. En todos se ahorrará costes.

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