Vortex Shedding y la niña fantasma del parque (Parte I)

Muchos de vosotros habrá oido alguna vez la historia de la niña fantasma del parque o sobre algún parque infantil embrujado en el que los columpios se movian solos de forma misteriosa.

Hace ya algún tiempo apareció un video en internet en el que un columpio se comenzaba a mover por si solo y del que varios programas de sucesos paranormales se hicieron eco sin poder dar explicación al columpio fantasma.

Cuando un flujo, ya sea de agua o de aire, se ve interrumpido por un cuerpo sólido o una estructura se produce una perturbación en la corriente. En el caso de estructuras de relativa esbeltez sumergidas en un flujo, se puede provocar un desprendimiento periódico de vórtices (vortex shedding) aguas abajo del flujo formandose la famosa calle de Von Kárman.

Este desprendimiento de vórtices lleva asociado unas fuerzas de arrastre de carácter periódico y naturaleza dinámica, las cuales pueden  llegar a ocasionar fuertes vibraciones en la estructura al coincidir la frecuencia de dichas fuerzas con la frecuencia natural de la estructura y causar la resonancia. Este tipo de vibraciones, que ocurren incluso con velocidades bajas del flujo, se conocen como vibraciones inducidas por  desprendimiento de vórtices o vortex induced vibracions (VIV) y son, efectivamente, la causa de que el columpio fantasma entre en movimiento.

Dentro de la obra civil, son susceptibles a sufrir este tipo de fallo estructuras tales como aerogeneradores off-shore pilotados en el fondo marino, rascacielos, chimeneas de gran altura, puentes esbeltos, tirantes de puentes atirantados, farolas, etc.  

Un caso bastante conocido de este fenómeno se dio hace unos años, durante la construcción del puente "Arcos de Alconétar" sobre el río Tajo, en el Embalse de Alcántara. Los dos arcos metálicos gemelos de 220 m de luz comenzarón a vibrar de forma súbita cuando se registraba un viento de a penas 20km/h, según su 2º modo de oscilación, con un periodo de 1'4 segundos.

La causa de estas repetinas oscilaciones fue el desprendimiento de vórtices de forma periódica debido al viento, ya que para la velocidad a la que soplaba el viento los vortices se desprendian con el mismo periodo (1'4 segundos) que el periodo natural del 2º modo de oscilación de la estructura metálica, lo que causó la entrada en resonancia de la misma.