Fatiga por efecto aeroelástico de desprendimiento de vórtices en postes tubulares de gran altura

La ingeniería estructural ha avanzado de manera constante, permitiendo el desarrollo de soluciones cada vez más innovadoras y eficaces. Esta evolución ha facilitado el diseño de estructuras más esbeltas, ligeras y optimizadas, capaces de responder a las crecientes exigencias funcionales y arquitectónicas. Sin embargo, estos progresos también han introducido nuevos desafíos, entre los cuales destaca la fatiga estructural provocada por cargas cíclicas, un fenómeno de carácter acumulativo cuya detección temprana resulta especialmente compleja.

Autor	Begoña Luna García
Universidad	Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Universidad Loyola Andalucía, España

Visualización de un poste tubular de acero de gran altura diseñado para iluminación urbana.

Modelo de poste de iluminación de acero

En estructuras expuestas a cargas variables (como el viento, el tráfico o las vibraciones ambientales), la fatiga representa un mecanismo de degradación que puede desarrollarse incluso cuando las tensiones permanecen por debajo del límite elástico del material. La repetición de estas solicitaciones a lo largo del tiempo puede originar microfisuras que, al propagarse, comprometen gravemente la capacidad resistente del sistema. Al tratarse de un proceso lento y sin señales evidentes en sus primeras etapas, constituye una amenaza difícil de detectar y a menudo subestimada.

La interacción entre el flujo de aire y elementos estructurales de geometría simple, como postes cilíndricos verticales, puede desencadenar fenómenos aeroelásticos de relevancia. Entre ellos, el desprendimiento de vórtices (vortex shedding) destaca por su capacidad para inducir vibraciones transversales cíclicas. Aunque estas oscilaciones puedan parecer inofensivas desde el punto de vista estático, su naturaleza repetitiva puede generar efectos acumulativos significativos.

El desarrollo de herramientas de simulación estructural como RFEM, junto con el avance en normativas como el Eurocódigo 1, Parte 1-4, permite actualmente evaluar con mayor precisión los efectos dinámicos del viento sobre estructuras esbeltas. Estas herramientas posibilitan el análisis del comportamiento frente a cargas aerodinámicas, la estimación del daño por fatiga y la predicción de la vida útil, incorporando variables como el tipo de viento, la frecuencia de vibración y las propiedades del material.

Este Trabajo Fin de Grado analiza el fenómeno de fatiga estructural inducida por desprendimiento de vórtices en postes de iluminación, aplicando criterios normativos y herramientas de modelado numérico. Se simulará la respuesta dinámica de la estructura y se estimará el daño acumulado a lo largo del tiempo. El objetivo es no solo profundizar en la comprensión de este fenómeno, sino también contribuir a un diseño estructural más seguro, eficiente y duradero, acorde con las exigencias actuales de sostenibilidad y fiabilidad.

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