Análisis del comportamiento de la estructura de un invernadero con ventila cenital

Abstract

Los invernaderos se deben diseñar de acuerdo a normas en vigor o considerando las condiciones climáticas de la zona; es probable que la estructura diseñada para un país específico no cumpla la eficiencia estructural de un país diferente. En este trabajo se evaluó la capacidad estructural de un invernadero con ventila cenital, en su pórtico más limitativo, esa variante es típica en la región central de México. Se aplicó el Método de los Elementos Finitos (FEM) a un modelo tridimensional con el programa ROBOT V. 2014. Obteniéndose las tensiones que se producen en los diferentes elementos, a partir de un estado combinado de cargas. Para el caso de columnas y cuerda inferior las tensiones son superiores a las admisibles, por lo que se recomienda emplear perfiles de mayor sección, o la incorporación de otros elementos estructurales. La aplicación de estas herramientas ingenieriles ayudaría a garantizar la seguridad mecánica de la estructura de invernaderos y su optimización. Previamente se realizaron estudios de la carga de viento y la caracterización del material. En túnel de viento con un modelo a escala fueron estimados coeficientes de presión y la carga aerodinámica. Además, se realizó una visualización del comportamiento del flujo de aire utilizando inyección de humo y simulación FEM. Resultó que la tendencia de los coeficientes de presión y la visualización del flujo de aire coinciden para esta geometría, los resultados del estudio de la carga del viento se usaron para definir la carga dinámica. Para la caracterización mecánica del acero se llevó a cabo un análisis teórico; un análisis de flexión de una viga en voladizo utilizando probetas del material, en este caso se midieron deformaciones con extensometría eléctrica; también se empleó simulación con ordenador. Las predicciones teóricas indicaron una mayor flexión que la que se presenta en las mediciones experimentales. Encontrándose un valor promedio del módulo de Young no coincidente con los valores estándares. Como resultado del ensayo experimental, el desplazamiento del eje neutro es mayor en las probetas sin soldadura, lo cual concuerda con la simulación FEM. Los valores de las constantes encontradas se emplearon en el software utilizado para determinar las tensiones.