Modelación probabilista de velocidades regionales de viento para el diseño estructural en la península de Yucatán

Abstract

La Península de Yucatán es una zona propensa a los ciclones tropicales. Por lo que es necesario diseñar las estructuras para que sean capaces de resistir las acciones del viento. Para este propósito se requiere conocer la velocidad regional de viento en sitios de interés asociadas a distintos periodos de retorno. El objetivo de esta investigación es la determinación de las velocidades regionales de viento para el diseño estructural en la Península de Yucatán empleando un modelo probabilista para generar ciclones tropicales sintéticos y un modelo determinista que considere los ciclones tropicales históricos. Para este propósito se realizó la depuración y organización de la base de datos histórica de ciclones tropicales, con registros de los últimos 165 años, en la que se seleccionaron los ciclones tropicales que afectaron a la Península de Yucatán y posteriormente se clasificaron éstos de acuerdo a su trayectoria. Se realizaron análisis estadísticos de las variables que describen a los ciclones tropicales de acuerdo a su trayectoria y se determinó la correlación entre variables. Se seleccionaron las distribuciones de probabilidad con mejor ajuste para cada una de las variables de ciclones tropicales. Se elaboró un modelo para generar ciclones tropicales sintéticos. En este modelo se realizó una simulación de Monte Carlo para generar las variables de los ciclones tropicales sintéticos correspondiente a una población de 2000 años. Los números aleatorios de las variables generadas son los datos de entrada de un programa de cómputo para generar las trayectorias y las velocidades superficiales de los ciclones tropicales sintéticos. Se simuló computacionalmente el campo de velocidades superficiales para los ciclones tropicales sintéticos (simulación probabilista) y los ciclones tropicales históricos (simulación determinista) con base en un Modelo de Campo de Velocidades de Vientos Huracanados (MCVVH). Se realizó el análisis estadístico y el ajuste de funciones probabilísticas extremas de las velocidades para cada sitio de interés obtenidas mediante la simulación determinista y la simulación probabilista. Se elaboraron los mapas de isotacas correspondientes a diferentes periodos de retorno. Se compararon las velocidades regionales de viento del Manual de Diseño por Viento de la Comisión Federal de Electricidad, las velocidades regionales obtenidas por medio de la simulación determinista y las velocidades regionales obtenidas por medio de la simulación probabilista. Los resultados del trabajo de investigación permiten concluir que la Distribución de Probabilidades extrema tipo I (Forma doble exponencial) es la que presenta el mejor ajuste de las velocidades regionales en la Península de Yucatán. Las velocidades regionales obtenidas por medio de la simulación determinista para el diseño estructural en las principales ciudades de la Península de Yucatán son mayores a las especificadas en el Manual de Diseño por Viento de la Comisión Federal de Electricidad para un periodo de retorno de 200 años. Por otra parte, las velocidades regionales obtenidas de la simulación probabilista son menores a las especificadas en dicho manual para un periodo de retorno de 200 años.