Por Lee Johnson, actualizado el 24 de marzo de 2022

Todas las estructuras exteriores deben estar diseñadas para resistir las fuerzas del viento. Si bien la física fundamental es simple, el diseño del mundo real requiere una consideración cuidadosa de muchas variables. Para obtener resultados más precisos, la mayoría de los profesionales confían en un software especializado o una calculadora en línea que incorpore todos los factores relevantes. Sin embargo, se puede obtener una estimación rápida y aproximada con una fórmula básica.

¿Qué es una carga de viento?

Una carga de viento es la fuerza que el viento ejerce sobre una superficie, expresada como fuerza total (Newtons) o como presión (Pascales). En la práctica, el viento puede imponer tres fuerzas distintas sobre una estructura:levantamiento (levantamiento de tejados), cizallamiento (presión horizontal que puede inclinar un edificio) y lateral carga (“empuje” amplio que puede desplazar una estructura de sus cimientos). Esta guía se centra en las cargas laterales, que son el objetivo más común de los códigos de construcción.

Fórmula de velocidad del viento para forzar

La relación fundamental entre la velocidad y la fuerza del viento es:

Fw = ½ ρ v² A

donde:
ρ =densidad del aire (≈1,2 kg/m³ al nivel del mar y 15°C, pero varía con la elevación y la temperatura),
v =velocidad del viento (m/s),
Un =área proyectada expuesta al viento (m²).

Al dividir por el área se obtiene la presión del viento:

p = ½ ρ v²

En el diseño, se utiliza la velocidad del viento de diseño más alta, generalmente derivada de tablas de códigos locales, para garantizar la seguridad en condiciones extremas.

Incorporación de coeficientes de arrastre

Para superficies no planas, la fuerza del viento está moderada por el coeficiente de resistencia de la forma (C_d ). La ecuación modificada queda:

Fw = ½ ρ v² Cd A

Valores típicos:placa plana≈1,0; columna cilíndrica≈0,67; estructuras irregulares≈0,8–1,2. Las tablas estándar de ASCE7 o Eurocode1 proporcionan coeficientes para las geometrías más comunes.

Factores de influencia adicionales

• Variación de la velocidad del viento con la altura (el exponente del perfil del viento)
• Rugosidad de la superficie (vidrio liso versus fachada texturizada)
• Topografía y clase de terreno (planicie versus región montañosa)
• Proximidad y disposición de los edificios vecinos (sombra del viento, canalización)
• Rigidez estructural interna y características de amortiguación

Debido a estas complejidades, lo mejor es utilizar un cálculo simple para el dimensionamiento preliminar. Para el diseño final, consulte el código correspondiente (por ejemplo, ASCE7, Eurocódigo1) y considere un estudio de túnel de viento o un análisis CFD si la estructura es muy irregular.

Para obtener una estimación rápida en línea, pruebe nuestra Calculadora de carga de viento que incorpora datos de densidad, altura, forma y velocidad del viento local.

Crédito de la imagen:GrashAlex/iStock/GettyImages