Cálculos para memoria - Coeficiente eólico

Hola José Manuel.

Por definición y aplicación práctica, entendiendo cómo y para qué funciona el coeficiente aerodinámico, en el caso de cálculo de carga al viento donde éste incide sobre los elementos cilíndricos que forman parte del sistema radiante y de sus elementos de sujeción, no puede ser mayor de 1. El caso más extremo que TODO el viento se aplique desde una misma dirección perpendicularmente sobre las superficies cilíndricas. En este caso, es imposible que el viento presione sobre toda la superficie del círculo (sección de corte un cilindro). En el peor de los casos, la superficie expuesta a la presión del aire es de un 70%

Yo también tuve la misma duda que tú para conocer el origen de este 70% y ver si está calculado o es resultado de una aproximación. En las memorias que he preparado, adjunto este apartado donde se obtiene el dato y la explicación del mismo, espero que te sirva.

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73 de Eduardo - EA2AQH

El comentario de José Manuel es interesante. Intenta llegar al fondo de muchos temas y eso nos saca de la rutina. Está bien.

Ya ha dicho Eduardo lo de Ce así que punto final.

Esto no es un curso ni asignatura de cálculo de estructuras. Ya hemos (algunos) pasado por eso. En mis artículos he tratado de explicar cómo hacer los cálculos de forma fácil y entendible por los que de esto no conocen nada. A base de reglas y suposiciones que tengan como fin dar a entender que “aquello” cumple y no se va a hacer puñetas. En “aquello” descarto la propia antena. Aprendí de algunos textos y de algunos amigos, entre ellos Eduardo, de quien copio constantemente su frase “dormir tranquilo”. Se trata de justificar las instalaciones, a expensas de que teleco se lo crea o que pida más info y dé el paso siguiente. 😜

J.M. Estás tardando en preguntar de dónde sale la Pv=1.060 N/m2

Ja ja.

Curioso:

En el ejemplo del cálculo de una bibanda en un mástil se escurrió una coma y dije que la X50 medía 25 m. en vez de 2,5 m. Sólo se percató un portugués que me escribió al respecto.
Ja ja.

Muchas gracias de nuevo Eduardo por la respuesta. Me viene genial tener la fuente!!!

Por lo que yo sé (y ya ves que no soy un experto) a nivel aerodinámico el coeficiente de arrastre SÍ que puede ser mayor que uno, cuando el régimen es laminar y la lámina se rompe abrutamente detrás. Es el problema de las bolas de golf. Fíjate que el propio diagrama sale un valor de 1,2 para un número de Reynolds de 2e5.

A mí, para un mástil de 40mm (yo he asumido que es totalmente liso y por tanto phi=1) me sale un número de Reynolds de 1,05e5 (y por tanto el coeficiente sí que seria 1,2)

Después de verificar veo que para un mástil de 20mm, efectivamente el número de Reynolds es 5,3e4, y con este número, usando el mismo diagrama sale el valor de 0,7

Por un lado, me quedo tranquilo por haberlo entendido. Y a nivel práctico, me quedo con que el comentario de Diego. Si teleco se lo come, vamos con ello!!

De nuevo, ¡muchísimas gracias!

Ah, Diego, esa es fácil, porque de Bernoulli sí me acuerdo. Yo voy a poner 800 N/m2, porque voy a asumir velocidad de 130 Km/h, que es la que dice la norma de antenas receptoras (no hay o no encuentro norma de radiantes).

Además, como es el mismo número que le sale a EA1URO en https://www.ea1uro.com/pdf/Carga%20al%20viento%20para%20antenas.pdf no me ha originado dudas. 😉 

Y aquí viene el chiste clásico: Asumimos el aire incompresible, porque si no quedaría incomprensible. Otro día vamos con la "vaca esférica". 😀 😀

Publicado por: EA4ITA

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Muchas gracias de nuevo Eduardo por la respuesta. Me viene genial tener la fuente!!!

Por lo que yo sé (y ya ves que no soy un experto) a nivel aerodinámico el coeficiente de arrastre SÍ que puede ser mayor que uno, cuando el régimen es laminar y la lámina se rompe abrutamente detrás. Es el problema de las bolas de golf. Fíjate que el propio diagrama sale un valor de 1,2 para un número de Reynolds de 2e5.

A mí, para un mástil de 40mm (yo he asumido que es totalmente liso y por tanto phi=1) me sale un número de Reynolds de 1,05e5 (y por tanto el coeficiente sí que seria 1,2)

Después de verificar veo que para un mástil de 20mm, efectivamente el número de Reynolds es 5,3e4, y con este número, usando el mismo diagrama sale el valor de 0,7

Por un lado, me quedo tranquilo por haberlo entendido. Y a nivel práctico, me quedo con que el comentario de Diego. Si teleco se lo come, vamos con ello!!

De nuevo, ¡muchísimas gracias!

Efectivamente, una pelota de golf no es una esfera, tiene mucha mayor superficie debido a la rugosidad superficial.

Me alegro que te haya servido la fuente de cálculo que he aportado. Por cierto, si quieres más información, busca los artículos de EA4BOD (SK, sic!) en la revista de URE, donde también aplica el mismo coeficiente de 0,7. Me hubiese encantado haber podido conocerle para charlar con él, pero obviamente ya no es posible.

Me ha gustado tu hilo, es la primera vez que he visto que alguien se pregunte por el origen de este dato, crucial para el resultado del cálculo.

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73 de Eduardo - EA2AQH

Está muy bien, José Manuel, si te has leido el artículo que envías (un clásico del tema, por cierto), y comparas con los artículos que yo escribo verás que, en efecto, uso 150 km/h (que se han dado ultimamente) y, además, NO supongo que el fabricante incluye el momento flector del mástil; lo añado también y, luego, además, para "dormir más tranquilo" le añado un porcentaje del 50% de margen de seguridad al momento flector que me resulte. Me han enseñado bien....ja ja.

Hay un (otro) libro interesante que estudié también, he seguido sus indicaciones....

CÁLCULO DE LOS SOPORTES PARA LA INSTALACIÓN DE LAS ANTENAS RECEPTORAS. Roberto Milla Lagoa

Es evidente que "cada maestrillo tiene su librillo". Yo no soy maestrillo de nada (diosmelibre), y mi librillo ahí está....ja ja.

Publicado por: EA4ITA

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Ah, Diego, esa es fácil, porque de Bernoulli sí me acuerdo. Yo voy a poner 800 N/m2, porque voy a asumir velocidad de 130 Km/h, que es la que dice la norma de antenas receptoras (no hay o no encuentro norma de radiantes).

Además, como es el mismo número que le sale a EA1URO en https://www.ea1uro.com/pdf/Carga%20al%20viento%20para%20antenas.pdf no me ha originado dudas. 😉 

Y aquí viene el chiste clásico: Asumimos el aire incompresible, porque si no quedaría incomprensible. Otro día vamos con la "vaca esférica". 😀 😀

 

En cuanto a normativa de velocidad y presión de viento, echa un ojo a las normas VDE 0855  parte 1/7.71.

            El reglamento establece las velocidades de viento que deben soportar las instalaciones de antenas con el siguiente criterio:

            - Para antenas situadas sobre la superficie del suelo a una altura igual o inferior a 20 mts, deberán soportar 120 km / hora.

            - Para antenas situadas sobre la superficie del suelo a una altura superior a los 20 mts, deberán soportar 150 km / hora.

En los cálculos yo aplico siempre (a ser posible) la velocidad superior, esto es, 150 km/h y, además, minorizar los datos de cálculo aplicando el coeficiente de seguridad del 50%. De esta manera, como bien recuerda Diego, es garantía de dormir tranquilo  😉

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73 de Eduardo - EA2AQH

No me des mucha bola, que ya te dirá Diego que soy muuuyyy pesado 😀

Publicado por: EA2AQH

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En cuanto a normativa de velocidad y presión de viento, echa un ojo a las normas VDE 0855  parte 1/7.71.

            El reglamento establece las velocidades de viento que deben soportar las instalaciones de antenas con el siguiente criterio:

            - Para antenas situadas sobre la superficie del suelo a una altura igual o inferior a 20 mts, deberán soportar 120 km / hora.

            - Para antenas situadas sobre la superficie del suelo a una altura superior a los 20 mts, deberán soportar 150 km / hora.

En los cálculos yo aplico siempre (a ser posible) la velocidad superior, esto es, 150 km/h y, además, minorizar los datos de cálculo aplicando el coeficiente de seguridad del 50%. De esta manera, como bien recuerda Diego, es garantía de dormir tranquilo  😉

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73 de Eduardo - EA2AQH

 

Una de las cosas que ha fastidiado toda mi carrera profesional, llegando casi a un nivel personal, es que las normas que debemos seguir sean normas "de pago". En el caso de la VDE 0855 entiendo que es la versión alemana de la norma AENOR UNE-EN IEC 60728-11:2023 (130 euros tienen la culpa). ¿Os imagináis que el código penal fuera de pago? 

De tu comentario, ¿son 120 km/h o 130 km/h, que es lo que veo en el Real Decreto 279/1999, de 22 de febrero, por el que se aprueba el Reglamento regulador de las infraestructuras comunes de telecomunicaciones para el acceso a los servicios de telecomunicación?

Y de nuevo, gracias por la paciencia!

JM, ese reglamento de ICT quedó derogado por el último que salió y que yo casi me lo sabía de memoria, si bien lo que dice Eduardo es de una norma existente, pero que, en realidad, da igual, que pensamos en 150 km/h y ya está. Lástima que no vieras la presentación de Iberradio de Eduardo en 2024 (¿o fue en 2023?, jo). Si aquí lo importante es que la instalación que soporta la(s) antena(s) aguante lo más posible y por eso calcular las resistencias y sujeciones para el muy mucho peor de los casos (😉). Y a pesar de todo puede ocurrir lo imprevisto.

Hemos visto de todo. Claro. Bueno, tú, cuando hagas la tuya, hazla lo mejor que creas y verás qué bien. Suerte campeón. 

Publicado por: EA4ITA

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Una de las cosas que ha fastidiado toda mi carrera profesional, llegando casi a un nivel personal, es que las normas que debemos seguir sean normas "de pago". En el caso de la VDE 0855 entiendo que es la versión alemana de la norma AENOR UNE-EN IEC 60728-11:2023 (130 euros tienen la culpa). ¿Os imagináis que el código penal fuera de pago? 

De tu comentario, ¿son 120 km/h o 130 km/h, que es lo que veo en el Real Decreto 279/1999, de 22 de febrero, por el que se aprueba el Reglamento regulador de las infraestructuras comunes de telecomunicaciones para el acceso a los servicios de telecomunicación?

 

Y de nuevo, gracias por la paciencia!

 

Hola.

En las memorias que yo preparo aplico 120 ó 150 km/h según el caso y lo admiten sin que añadan ningún tipo de traba ni exijan más justificaciones

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73 de Eduardo - EA2AQH

Hola, buenas tardes

Ya sé que esta pregunta se está volviendo más en un cálculo de estructuras que en antenas. Cuando consideréis que estoy demasiado off-topic lo muevo al foro de otros (¿cómo se hace esto?) o simplemente me callo.

Dentro de los ejemplos que comentaba al principio, se hace una asunción que en mi modesta opinión es incorrecta. Se indica que el peor caso (la máxima tensión para una riostra) es cuando el viento viene de su dirección. Pero no es el caso. En riostras regularmente distribuidas (120º), el peor caso (la máxima tensión) es cuando el viento viene do 30º (si me álgebra vectorial no me engaña). He hecho un dibujito para explicarlo (aunque como se ve, el dibujo no es mi fuerte).

En este peor caso, el esfuerzo hay que mulplicarlo por 2/sqr(3) (aprox, 1,155). Sí, se que la diferencia es irrelevante, y debemos absorberla por el margen de seguridad, pero lo bien hecho, bien parece.

Para mi caso, que las 3 riostras no son regulares, he hecho (ChatGPT ha hecho) un programita python. Lo tenéis aquí: https://github.com/ea4ita/guywires

En el caso regular, esta es la tabla que genera

Angle, Tension 1, Tension 2, Tension 3,
0, 100.00, 0.00, 0.00,
10, 108.51, 20.05, 0.00,
20, 113.72, 39.49, 0.00,
30, 115.47, 57.74, 0.00,
40, 113.72, 74.22, 0.00,
50, 108.51, 88.46, 0.00,
60, 100.00, 100.00, 0.00,
70, 88.46, 108.51, 0.00,
80, 74.22, 113.72, 0.00,
90, 57.74, 115.47, 0.00,
100, 39.49, 113.72, 0.00,
110, 20.05, 108.51, 0.00,
120, 0.00, 100.00, 0.00,
130, 0.00, 108.51, 20.05,
140, 0.00, 113.72, 39.49,
150, 0.00, 115.47, 57.74,
160, 0.00, 113.72, 74.22,
170, 0.00, 108.51, 88.46,
180, 0.00, 100.00, 100.00,
190, 0.00, 88.46, 108.51,
200, 0.00, 74.22, 113.72,
210, 0.00, 57.74, 115.47,
220, 0.00, 39.49, 113.72,
230, 0.00, 20.05, 108.51,
240, 0.00, 0.00, 100.00,
250, 20.05, 0.00, 108.51,
260, 39.49, 0.00, 113.72,
270, 57.74, 0.00, 115.47,
280, 74.22, 0.00, 113.72,
290, 88.46, 0.00, 108.51,
300, 100.00, 0.00, 100.00,
310, 108.51, 0.00, 88.46,
320, 113.72, 0.00, 74.22,
330, 115.47, 0.00, 57.74,
340, 113.72, 0.00, 39.49,
350, 108.51, 0.00, 20.05,

NOTA: Si hay algún informático en la sala, que no me pegue muy fuerte. Ya sé que hay expresión analítica y no había que hacer sistemas de ecuaciones, pero la solución de fuerza bruta de ChatGPT me ayudo a estimar escenarios

Publicado por: EA4ITA

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Hola, buenas tardes

Ya sé que esta pregunta se está volviendo más en un cálculo de estructuras que en antenas. Cuando consideréis que estoy demasiado off-topic lo muevo al foro de otros (¿cómo se hace esto?) o simplemente me callo.

Dentro de los ejemplos que comentaba al principio, se hace una asunción que en mi modesta opinión es incorrecta. Se indica que el peor caso (la máxima tensión para una riostra) es cuando el viento viene de su dirección. Pero no es el caso. En riostras regularmente distribuidas (120º), el peor caso (la máxima tensión) es cuando el viento viene do 30º (si me álgebra vectorial no me engaña). He hecho un dibujito para explicarlo (aunque como se ve, el dibujo no es mi fuerte).

En este peor caso, el esfuerzo hay que mulplicarlo por 2/sqr(3) (aprox, 1,155). Sí, se que la diferencia es irrelevante, y debemos absorberla por el margen de seguridad, pero lo bien hecho, bien parece.

 

-- el archivo adjunto no está disponible --

 

Hola.

Tu apreciación es completamente correcta, pero no es lo que se estudia, me explico. Tú lo has contemplado como una suma algebraica de las tensiones vectoriales, dicho de otra manera, la tensión de una riostra es compensada por las otras, asumiendo la primera ley de Newton "la suma de todas las fuerzas es igual a cero", manteniendo que la torre no colapse  😉

La hipótesis que se estudia realmente es que cada riostra sea capaz de asumir todo el viento por los motivos siguientes (en mi opinión):

- Con tu hipótesis, se complica el cálculo, muchas veces se busca la simplificación. Solamente se hace necesario usar un poco de trigonometría básica para obtener la diagonal de la carga eólica.

- No lo he calculado pero en la peor situación que has calculado (viento incide en 30º) intuyo que el resultado es inferior al resultado "simplista" de contemplar el viento sobre una única riostra.

- Otras riostras se han roto o no existen.

    Si sucede esto, al ser el viento caótico y soplar en todas las direcciones posibles, en realidad es contraproducente para la estabilidad de la torre.

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En resumen, estoy de acuerdo contigo, pero se busca la simplificación y obtener resultados más exigentes y, por tanto, ser más conservador en la estimación.

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En cuanto a la parte de cálculo que has aportado, no tengo tiempo ni de mirarlo, no me da la vida  😉

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73 de Eduardo - EA2AQH

En aras de la simplificación, totalmente de acuerdo. Entiendo que no tiene sentido, por un 15%, meterse a revisar los cálculos.

Y también veo que pinto muy mal. Este peor caso se da cuando la carga se reparte entre 2 riostras, pero en el ángulo más desfavorable. En esta caso una riostra aguanta el 115% y la otra el 50%.

En la tabla se ve que nunca hay carga en las 3 riostras a la vez (lo que tiene sentido).

En cualquier caso, me quedo con el concepto: Usar la simplificación y luego aplicar un buen factor de seguridad.

Gracias de nuevo por la paciencia. Recordad que estos ejercicios de bajar a detalle me ayudan a entenderlo.