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  16.01.18

Uso mltiplo no tnel de vento


Ensaios de conforto de pedestres e de segurança em heliponto são feitos no IPT para empreendimento de Goiânia


Uma série de ensaios de carregamento estático, de resposta dinâmica, de conforto de pedestres nas áreas externas de convivência e de condições do vento no heliponto do futuro Nexus Shopping & Business – localizado no Setor Marista na cidade de Goiânia (GO) – foram realizados no túnel de vento de camada limite atmosférica do IPT. O empreendimento de uso misto da Consciente Construtora abrigará um shopping center, centro de convenções, hotel, salas comerciais e um estacionamento com capacidade para quase duas mil vagas.

Para a execução dos ensaios, que tiveram início em 2016 e foram concluídos este ano, foi utilizado um modelo em escala reduzida de 1:200 – o empreendimento terá dois edifícios mais altos (Office e Corporativo) e dois mais baixos (Rampas e Stand).
Além dos ensaios estáticos em todas as edificações e da análise dinâmica em duas torres, a construtora solicitou ao IPT a execução de testes de conforto de pedestres em algumas regiões do empreendimento e da caracterização do vento na região próxima ao heliponto
 
Além dos ensaios estáticos em todas as edificações e da análise dinâmica em duas torres, que são comumente feitos no túnel de vento, a construtora solicitou ao IPT a execução de testes de conforto de pedestres em algumas regiões do empreendimento. Os objetivos eram determinar as condições de ventilação natural em áreas específicas e medir a velocidade em regiões pré-determinadas para alguns ângulos de incidência do vento.

Foram utilizados pela primeira vez no túnel de vento para a medição de velocidade à altura dos pedestres (aproximadamente um metro) uma série de sensores Irwin omnidirecionais – eles são desenvolvidos especificamente para o estudo da velocidade próxima à superfície do modelo. “Trinta deles foram instalados na maquete para fazer as medições de velocidade em todas as direções para cada ângulo de incidência do vento”, explica o pesquisador Gabriel Borelli Martins. “Com este tipo de sensor, pode-se estudar diversos ângulos sem o reposicionamento da sonda, o que era necessário quando o anemômetro de fio quente ou o tubo de Pitot multifuros era utilizado. Além disso, os sensores Irwin são menos intrusivos”.

Os dados meteorológicos dos últimos 15 anos da estação automática de Goiânia foram fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (Inmet) e utilizados em conjunto com os critérios de conforto e perigo estabelecidos pela norma holandesa NEN 8100 (Wind Comfort And Wind Danger In The Built Environment) para a análise dos pontos de medição, a qual considera os pedestres em três situações: simplesmente atravessando (cruzando) uma área, passeando ou sentado. “Não existe um consenso na literatura quanto a que critério utilizar; a norma holandesa foi a escolhida devido à inexistência de uma norma semelhante brasileira”, afirma Martins.

O vento foi simulado de acordo com as características dos terrenos em torno do empreendimento: foi modelado um terreno entre as categorias IV(terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial ou urbanizada) e V (terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados), que são estabelecidas pela norma brasileira NBR 6123 (1988). Para a simulação da camada limite atmosférica no túnel de vento (com as características de terreno entre as duas categorias) a equipe técnica usou geradores de vórtices, barreira castelada e elementos rugosos de 60 mm de altura por 80 mm de largura.

Ao todo, trinta pontos de interesse foram medidos. Com base nos dados obtidos em túnel de vento, nos dados meteorológicos e no critério de conforto adotado, Martins explica que se chegou à conclusão de que as regiões analisadas têm, em geral, boas condições de conforto devido à ação mecânica do vento, seja para travessia ou para permanência, além de não oferecerem risco para os pedestres – somente uma região entre as torres apresentou condições moderadas para permanência.

"Fomos ao mercado atrás de instituições que nos fornecessem suporte técnico para avaliar o comportamento da superestrutura”, afirma Edijan Fernandes, coordenador de obra da Consciente Construtora.
Vistas 3D com os pontos em que foram instalados os sensores Irwin
 
“Há duas torres no Nexus que são muito próximas, e tínhamos um certo receio dos vórtices que poderiam se formar e gerar pressões não previstas em nossa fachada, fato este que ficou confirmado com a realização do túnel de vento. Quando elaborarmos o projeto da fachada, essa informação será repassada ao projetista, para que as devidas providências preventivas sejam tomadas."

SEGURANÇA EM POUSOS E DECOLAGENS – Um heliponto com capacidade para aeronaves de até cinco toneladas está em construção no empreendimento. A operação de helicópteros sofre influência direta da ação do vento e pode ser crítica durante pousos e decolagens. “O vento nas imediações de um heliponto localizado no topo de um edifício é modificado pela própria construção e pode ser influenciado por perturbações introduzidas por edificações vizinhas”, afirma o pesquisador. “Ensaios em túnel de vento permitem caracterizar o vento na região próxima ao heliponto e, em conjunto com dados meteorológicos da região e um critério estabelecido, permitem identificar regiões problemáticas, velocidades críticas e probabilidades de exceder tais valores críticos”.

A partir de testes realizados em simuladores de voos alimentados com dados obtidos de ensaios em túnel de vento, o Civil Aviation Authority (CAA, do Reino Unido) determinou as características do vento que mais dificultam a ação do piloto durante pousos e decolagens. O estudo serviu como base para elaborar o Civil Aviation Publication – CAP 437, cuja edição mais recente é a oitava, de dezembro de 2016, que fornece recomendações para projeto e construção de helipontos em estruturas offshore. O critério atual, de flutuação de velocidade na direção Z, é que o desvio padrão da componente vertical da velocidade seja inferior a 1,75 m/s: “Na realidade, o valor limite anterior à quinta edição era de 2,40 m/s e foi reduzido com o objetivo de melhorar as condições ambientais para pilotos menos experientes”, explica Martins.

Para a realização do ensaio no túnel de vento, foi utilizado também o modelo reduzido do empreendimento na escala 1:200. As medições foram feitas em um volume na escala reduzida, com dimensões equivalentes na escala real iguais a 80 m x 75 m x 30 m. Este volume de medição foi posicionado logo acima do heliponto do modelo, totalizando 270 pontos para o levantamento de dados, principalmente em pontos críticos, para seis direções de incidência do vento (nordeste, norte, noroeste, sudoeste, sudeste e leste).

O vento foi simulado de acordo com as características do terreno nos arredores do empreendimento, ou seja, entre as categorias IV e V conforme previsto no ensaio de conforto. Foram medidas as três componentes de velocidade com o anemômetro de fio quente, o que permitiu estimar a componente flutuante vertical da turbulência. A partir da rosa dos ventos e do campo de velocidade medido, foi observado que as condições de voo ruins e inadequadas (de acordo com o critério da CAP 437) aparecem, mais frequentemente, quando a incidência do vento é a leste.

Além disso, o período de julho-agosto-setembro tende a apresentar condições ligeiramente piores do que os outros trimestres. “De qualquer forma, a frequência de eventos que podem ser problemáticos para a operação dos helicópteros é bastante baixa, considerando as séries históricas fornecidas pelo Inmet”, conclui o pesquisador.