Encerrar un huracán en cuatro paredes es lo que pretenden el tico Roy Liu y sus compañeros del Laboratorio de Investigación de Ingeniería del Viento, en Florida (EE. UU.), con el fin de realizar estudios sobre ingeniería del viento que permitan mejorar las construcciones y mitigar los daños causados por estos.
Este “simulador de huracanes” se llama pared de viento (WOW) y es un conjunto de 12 turbinas que combinadas tienen una potencia de 8.400 caballos de fuerza. Esa potencia les permite generar vientos superiores a los 225 km/h (140 millas/h); es decir, los mismos que un huracán de categoría 4 como lo fueron Earl (2010) y Ofelia (2011).
La llamada pared de viento es uno de los instrumentos que utiliza este laboratorio para realizar sus investigaciones. El laboratorio pertenece al Centro Internacional de Investigación de Huracanes (IHRC) de la Universidad Internacional de Florida (FIU).
“Este laboratorio lo que ve es la resistencia de las estructuras, cómo pueden soportar los vientos y cómo mejorarlas para hacerlas seguras para las personas que buscan refugio en su casa mientras pasa una tormenta”, dijo Liu, uno de los investigadores.
En este sentido, allí se realizan estudios en aerodinámica para conocer cómo fluye el viento entre los edificios y las casas.
2, 6 y 12 turbinas. Según datos del IHRC, en los últimos 30 años los daños provocados por huracanes en Estados Unidos alcanzaron los $5.000 millones, en promedio.
”Uno de los objetivos del laboratorio, es tener una base de información para hacer cambios y fortalecer el código de construcción de Florida, que es uno de los más estrictos en ingeniería de vientos y resistencia a huracanes”, dijo Liu.
Este código ya brinda pautas para lidiar con vientos de 208 km/h (130 millas/h), correspondientes a huracanes de categoría 3.
Según Stephen Leatherman, director del IHRC, los huracanes de categoría 3 causan el 80% de los problemas en Florida y son más frecuentes que los categoría 4 o 5. Por esta razón, el IHRC decidió crear un programa de investigación para analizar cómo el viento dañaba estructuras.
“Queremos ver no solo cómo el viento interactúa con las edificaciones sino donde se da el mayor daño; esto para incorporar esa información a la hora de diseñar y construir nuevos edificios”, comentó Jimmy Erwin, quien es uno de los investigadores.
Gracias a los datos recolectados durante las tormentas y huracanes, los investigadores generan prototipos que incluyen viento, lluvia y escombros. Incluso, han podido simular tormentas que afectaron Florida en el pasado. “No es solo poner un poco de viento sobre un edificio y ya. Tenemos que simular cómo el viento interactúa con el ambiente para tener una simulación precisa”, explicó Erwin.
Para ello, se construyó un sistema de dos turbinas en el 2006 que fue sustituido por uno de seis turbinas en el 2007. Estos sistemas permitían simular vientos de 136 km/h (unas 85 millas/h).
Gracias a los resultados obtenidos por el programa, el Departamento de Asuntos Comunitarios de Florida los apoyó en el proyecto de la pared de viento.
Experimentos. Según Leatherman, la pared de viento no es lo mismo que un túnel de viento, dado que estos trabajan con modelos a escala y, si bien se puede ver presión y distribución del viento, no permiten medir cómo se genera el daño.
En cambio, la pared de viento realiza las pruebas a escala natural; es decir, las ventanas y puertas son reales. Para ello, los investigadores construyen casas que, aunque pequeñas, sí mantienen las dimensiones.
”Lo que pasa es que, en un túnel de viento, los vientos no se pueden reducir a escala. El viento va a tener las mismas propiedades, la misma densidad y la misma masa.
”Se podrán reducir las dimensiones del modelo, pero no necesariamente va a tener el mismo efecto y por eso es importante probar las estructuras a escala natural”, explicó Liu.
Gracias a los sistemas anteriores, los investigadores se percataron que mucho del daño es sufrido por los techos.
“Si se daña el techo, prácticamente se compromete toda la estructura. El techo es uno de los elementos más críticos en una casa. El huracán Vilma (octubre 2004) --apenas fue categoría 2, pero era muy grande en tamaño-- provocó pérdidas de $16.000 millones”, dijo Leatherman.
“La velocidad del viento incrementa con la altura porque cuánto más cerca esté la estructura al suelo, menor va a ser la velocidad del viento debido a la fricción que crea el suelo u otras estructuras. No es lo mismo un viento que corre en un espacio abierto que en una ciudad donde tiene obstáculos. Por eso se dice que los techos son una de las estructuras más vulnerables”, agregó Liu.
A partir de estas observaciones, los científicos experimentan con nuevos diseños y materiales.
“En cuanto a una casa residencial, todos los componentes externos (techos, paredes y la fundación) tienen que trabajar como una unidad estructural para que tenga la suficiente fuerza para resistir los vientos porque si uno falla puede causar que el otro también falle”, dijo Liu.
Según el ingeniero tico, ya se han dado cambios en el código constructivo de Florida.
Por ejemplo, antes se usaba un clavo liso pero ahora se recomienda uno que posee anillos y da tracción para que las cubiertas de los techos no sean levantadas por los fuertes vientos.
“También se propusieron cambios en los equipos de aire acondicionado y otros que se montan en los techos. Eso era algo que no contemplaba el código y gracias a un proyecto que se hizo en el laboratorio se encontró cuáles eran las cargas reales de esos equipos y se propusieron técnicas para mitigar la fuerza de los vientos”, comentó Liu.
Según Leatherman, con estos estudios se pretende disminuir los daños en un 10%.