Qué es la carga de viento y por qué calcularla

La carga de viento es una de las principales acciones variables sobre los edificios, junto con las sobrecargas de uso y la nieve. No es solo una fuerza horizontal: el viento genera presiones positivas (empuje) sobre fachadas expuestas, succiones sobre paredes y cubiertas a sotavento, esfuerzos locales sobre cubiertas, tejas, paneles fotovoltaicos, chimeneas. El fallo por viento — parcial (pérdida de tejas, levantamiento de cubiertas ligeras, deformación de ventanales) o total (colapso de torres de refrigeración, puentes colgantes como el Tacoma Narrows en 1940) — es una de las principales causas de daño estructural. Las normas CTE DB SE-AE (España), EN 1991-1-4 (Eurocódigo 1), ASCE 7 (EE.UU.) proporcionan métodos estandarizados para calcular las presiones. Esta calculadora implementa el método simplificado EN 1991-1-4.

La fórmula fundamental: q_b = ½·ρ·v_b²

La presión cinética de referencia viene dada por Bernoulli:

q_b = ½ · ρ · v_b²

con ρ = 1,25 kg/m³ densidad del aire a 15 °C y nivel del mar, v_b velocidad de referencia. En España, CTE DB SE-AE Tabla D.1 define v_b para 3 zonas eólicas (A: 26 m/s interior; B: 27 m/s zona ancha; C: 29 m/s costa atlántica/canaria). Ejemplo: v_b = 26 m/s → q_b = 0,5·1,25·676 = 422,5 Pa.

Coeficiente de exposición c_e

La velocidad del viento varía con la altura y con la rugosidad del terreno. El coeficiente de exposición integra ambas:

c_e(z) = [1 + 7·I_v(z)] · c_r²(z)

Categorías de terreno (EN 1991-1-4 Tab. 4.1):

• Cat. I Mar abierto, lagos, desierto: z_0 = 0,01 m, z_min = 2 m.
• Cat. II Campo abierto: z_0 = 0,05 m, z_min = 4 m (referencia).
• Cat. III Suburbios, bosques, industrial: z_0 = 0,3 m, z_min = 8 m.
• Cat. IV Centro urbano denso: z_0 = 1,0 m, z_min = 16 m.

Ejemplo (z = 10 m, cat. II): c_e = 2,35. Presión de pico q_p = 2,35·422,5 = 993 Pa.

Coeficientes aerodinámicos c_p

Presión efectiva: w = q_p·c_p. Valores indicativos:

• Fachada barlovento: c_pe = +0,7 a +0,8.
• Fachada sotavento: c_pe = −0,3 a −0,5.
• Paredes laterales: c_pe = −0,5 a −0,8.
• Cubierta plana: c_pe = −0,7 a −1,4 en bordes.
• Cubierta a dos aguas (30°): sotavento −0,3 a −0,5.
• Esquinas de edificios altos: c_pe hasta −1,4.
• Coeficiente interno c_pi: +0,2 a +0,3 si dominan aberturas a barlovento; −0,3 a −0,5 si dominan sotavento.

Las succiones son a menudo más críticas que las presiones para elementos de revestimiento.

Zonificación del viento en España (CTE)

El CTE DB SE-AE Tabla D.1 divide España en 3 zonas eólicas:

• Zona A: interior peninsular → v_b = 26 m/s.
• Zona B: zona ancha costera → v_b = 27 m/s.
• Zona C: costa atlántica, Canarias → v_b = 29 m/s.

El coeficiente de exposición del CTE se toma directamente de tablas según categoría de terreno y altura (con interpolación).

Fuerza total y verificaciones estructurales

Fuerza en superficie: F = w·A. Verificaciones exigidas (CTE DB SE, EC1):

• Estabilidad global (vuelco, deslizamiento).
• Resistencia de elementos estructurales (γ_Q = 1,5 en ELU).
• Cerramientos (deflexión ≤ L/300 en ELS).
• Cubiertas (levantamiento de tejas, paneles).
• Resonancia (edificios esbeltos con f_natural < 1 Hz).

Errores frecuentes y efectos dinámicos

• Subestimar succiones en cubiertas.
• Ignorar presión interna c_pi.
• Coeficientes locales en esquinas y aleros.
• Confundir v_b con velocidad instantánea.
• Ignorar efectos dinámicos en edificios esbeltos.
• Efectos aerodinámicos (vortex shedding, flutter, cúpulas).

Cómo usar la calculadora

Introduce la velocidad de referencia v_b en m/s (España: 26 interior, 27 zona ancha, 29 costa/Canarias). La altura z en m. La categoría de terreno (1-4). El coeficiente c_p. El área A en m². La calculadora devuelve q_b, c_e, v_p, q_p, w, F y una evaluación cualitativa.