Coeficientes de presión en una estructura de vidrio tipo piramidal mediante cfd

Abstract

El objetivo principal de esta tesis consiste en emplear la dinámica de fluidos computacionales (o CFD, por sus siglas en inglés) para simular el comportamiento que presenta el viento al incidir en la geometría de una estructura, durante este proceso se modeló en dos direcciones de viento, 0° (incidencia frontal) y 45° (incidencia diagonal). Se estudió una estructura de vidrio tipo piramidal, ya que su geometría ha sido utilizada en diversas partes del mundo y presenta características que no se encuentran en la normatividad, por lo que requieren un análisis basado en ensayos en un túnel de viento. Dado que en ciertas ocasiones es imposible contar con esta herramienta, se planteó una forma alterna de obtener la información necesaria; aprovechando los avances tecnológicos, se realizó una simulación empleando CFD. Se utilizó el programa ANSYS Inc. para la simulación de dos casos de incidencia del viento sobre una estructura tipo piramidal. Este software permite generar el modelo, ingresar los parámetros del fluido (propiedades y características del viento), establecer la discretización del dominio, definir las condiciones de frontera y plantear las ecuaciones con la que resolverá la simulación, de tal manera que el fluido tenga un comportamiento igual al que tendría en la realidad. Después de realizar la simulación y haber obtenido los coeficientes de presión (𝐶𝑝𝑒), se realizó una comparación de los resultados obtenidos, con aquellos de una prueba en el túnel aerodinámico, para ambas direcciones de embate del viento sobre la estructura, con el fin de validar la simulación y el uso del programa para el análisis de estructuras tipo piramidal. De la comparación, se concluyó, que la dirección menos favorable ocurre a 0° (incidencia frontal), ya que en ella se presentaron las mayores presiones. Los coeficientes de presión obtenidos fueron de: -1.1 para succión en la cara de sotavento y de 0.70 para empuje en la cara de barlovento, con un 0.09% de probabilidad de discrepancia entre resultados obtenidos en el túnel de viento y con CFD.