Garantir um local comercial – Estudo CFD do risco de vento

A competência daEOLIOS em matéria de simulação CFD(Computational Fluid Dynamics) e de análise dos fenómenos de fluxo de ar exterior permite-nos ajudar os operadores a compreender e a controlar os efeitos do vento nas suas instalações. Nas zonas de armazenamento, de carga, de circulação ou de trabalho exterior, a nossa experiência permite-nos identificar as zonas sensíveis, compreender os mecanismos deaceleração, de canalização ou deengolimento e propor soluções concretas para melhorar o conforto, a segurança e a continuidade da exploração.

A EOLIOS é uma empresa líder na simulação CFD aplicada a ambientes exteriores. Os nossos estudos baseiam-se em auditorias no terreno, levantamentos em condições reais, modelizações e simulações 3D precisas, o que nos permite conceber soluções específicas adaptadas aos constrangimentos reais de cada local.

Quando o vento se torna mais do que um incómodo

Uma abordagem metodológica para compreender os efeitos do vento

Os três estudos realizados dizem respeito às lojas Leroy Merlin do Sudoeste e do Sul de França, em locais onde o vento constitui um verdadeiro constrangimento operacional. Embora as configurações sejam diferentes, os três casos têm um ponto em comum: o vento não actua uniformemente em todo o local, mas concentra-se em certas zonas sensíveis, onde perturba a utilização, as operações e as condições de trabalho.

Oobjetivo não é apenas constatar a presença do vento, mas compreender como este interage com um edifício, os seus acessos, os seus volumes de armazenamento, os seus espaços abertos e o seu ambiente imediato. Esta abordagem comum permite desenvolver uma compreensão interdisciplinar, tendo em conta as especificidades de cada sítio. Para o efeito, o estudo baseia-se numa abordagem estruturada, realizada nas etapas seguintes:

Auditoria no local, para observar os fenómenos em condições reais, compreender as restrições de funcionamento e identificar soluções viáveis.

Um levantamento meteorológico do local, incluindo um registo das direcções predominantes do vento, das velocidades médias e das velocidades máximas do vento registadas nas estações meteorológicas mais próximas.

Definição de um vento Eurocódigo à entrada do domínio, com base num modelo de velocidade que varia em função da velocidade de base medida numa estação meteorológica, daaltitude, da rugosidade aparente do terreno e daorografia.

Realização de um estudo CFD para determinar as velocidades do ar, as pressões e os fenómenos aeroeléctricos significativos.
Formulação de recomendações técnicas concretas destinadas a limitar o impacto do vento, com apoio à conceção das soluções selecionadas, complementadas, se necessário, por simulações CFD adicionais para avaliar a sua eficácia.

Comparação entre a conceção inicial e a conceção optimizada

Avaliar os desafios para a empresa

Nas instalações logísticas de grande dimensão ou ligeiras, o vento pode tornar-se muito mais do que um simples incómodo quando se concentra nas zonas de trabalho, de circulação, de carga ou de armazenamento. Acima de certos limiares, perturba as actividades, dificulta os movimentos, lança poeiras e objectos leves e pode provocar a deslocação ou a quebra de equipamentos expostos. As suas consequências afectam diretamente a segurança dos utilizadores, aorganização das operações e a continuidade da atividade.

Consoante a configuração dos locais, estes fenómenos podem assumir diversas formas: aceleração numa abertura, exposição recorrente de zonas exteriores, varrimento de pátios de serviço ou circulação de ar entre vários espaços. Assim, odesafio não é apenas descrever um incómodo, mas compreender como o vento afecta realmente o funcionamento do local e a sua capacidade de evoluir a longo prazo. Esta automatização inclui a gestão de servidores, a monitorização do consumo de energia e a manutenção preventiva.

Condições de trabalho e conforto do ar

O conforto do vento é uma questão central do estudo. A partir do momento em que as velocidades do vento se tornam suficientemente elevadas para interferir com os movimentos, perturbar certas operações ou desestabilizar as pessoas, o vento torna-se um constrangimento operacional por direito próprio. Como mostra o quadro seguinte, certas utilizações podem ser perturbadas a partir de 4,5 m/s, enquanto a estabilidade da marcha pode ser afetada a partir de 8 m/s. Estes valores de referência permitem estabelecer uma relação simples entre aintensidade do vento e os seus efeitos práticos nos utilizadores, nas zonas de trabalho e nas infra-estruturas.

> Descobre mais : Conforto dos peões num ambiente urbano

Áreas de armazenamento particularmente expostas

Durante as auditorias, verificou-se que as zonas de armazenagem são particularmente sensíveis aos efeitos do vento. Quer se trate de pátios de materiais, de zonas de retaguarda, de novas áreas de armazenamento ao ar livre ou de sectores situados na proximidade de acessos logísticos, estas zonas combinam frequentemente vários factores desfavoráveis: exposição aos ventos dominantes, ambiente livre a montante, efeitos de canalização entre volumes construídos e circulação de ar acentuada pelaabertura de portas.

Estas configurações podem gerar velocidades elevadas do ar, penalizando as operações de movimentação e de carregamento, ao mesmo tempo que aumentam o risco de deslocação, queda ou rutura dos objectos armazenados. Odesafio consiste, portanto, em controlar melhor a exposição ao vento nestes sectores, a fim de tornar a sua utilização mais segura e deapoiar as mudanças previstas em matéria de logística.

Definição de um vento de referência com o Eurocódigo

Antes de analisar em pormenor os efeitos do vento num local, é necessário definir um quadro de referência comum. É este o papel doEurocódigo 1 – Acções do vento, que fornece uma base normativa para a caraterização do vento a ter em conta noestudo.

Uma velocidade de base derivada do zonamento regulamentar

A velocidade de base do vento Vb,0 corresponde a um fenómeno de vento extremo mas raro, associado a um período de retorno médio de cerca de 50 anos. É definida como uma velocidade medida durante 10 minutos a uma altura de 10 metros acima do solo, numa zona de campo aberto. Este valor depende diretamente da localização geográfica do projeto e é determinado com base no zonamento previsto noEurocódigo.

Uma velocidade de referência adaptada ao contexto do projeto

A velocidade de base pode então ser ajustada para melhor representar o contexto real do projeto. São utilizados dois coeficientes de correção para definir a velocidade de referência Vb.

O coeficiente de direção Cdir tem em conta o facto de os ventos mais fortes não soprarem necessariamente na direção mais desfavorável para o local. Pode, portanto, ser utilizado paraadaptar a velocidade de referência quando certas direcções críticas são improváveis.

O coeficiente sazonal Cseason reflecte o facto de os ventos extremos não ocorrerem com a mesma intensidade ou frequência ao longo doano. Para as estruturas permanentes, este coeficiente é geralmente considerado igual a 1. No entanto, para as instalações temporárias, pode ser reduzido.

A velocidade de base Vb do Eurocódigo é então calculada através da seguinte fórmula:

Tendo em conta a influência da topografia

A topografia pode modificar localmente a velocidade do vento. Colinas, cumes ou escarpas podem acentuar os fluxos e gerar acelerações locais. OEurocódigo incorpora este efeito através do coeficiente orográfico Co(z).

Quando a inclinação média do terreno em relação ao vento é inferior a 3°, os efeitos da orografia podem ser negligenciados. Neste caso, o coeficiente é igual a 1.

A rugosidade do solo, um parâmetro essencial

O vento não se desenvolve da mesma forma num terreno aberto, numa área com vegetação ou num ambiente urbano. Para ter em conta este efeito, oEurocódigo introduz o coeficiente de rugosidade Cr(z), que descreve a variação da velocidade do vento com aaltitude.

Obtém-se em função de Z0, Zmin, Zmax e Kr (obtidos de acordo com a categoria do terreno) através da seguinte fórmula:

Sendo Z0 o comprimento de rugosidade da categoria de terreno considerada, Zmin o limite inferior de validade doaspeto logarítmico do coeficiente de rugosidade, Zmax a altura máxima da área de estudo e Kr o fator de terreno.

A rugosidade do solo, um parâmetro essencial

Utilizando a velocidade de referência, a rugosidade e aorografia, é possível calcular a velocidade média do vento em função daaltitude.

Esta relação permite obter um perfil de velocidade logarítmico, que é muito mais realista do que uma velocidade uniforme aplicada a toda a altura do domínio. Este perfil é uma etapa essencial na preparação das simulações, uma vez que descreve a forma como o vento se estrutura antes deinteragir com os edifícios e a sua envolvente.

Esta primeira abordagem permite caraterizar o comportamento médio do vento, mas não é suficiente, por si só, para dar conta das suas variações mais intensas. Assim, para além do vento médio, é muitas vezes necessário ter em conta as rajadas de vento, que incorporam aintensidade turbulenta e a variabilidade temporal do vento. Estas rajadas representam um nível de tensão mais severo, útil para completar aanálise do escoamento.

O perfil da velocidade de rutura pode ser determinado a partir da seguinte relação:

Onde Z representa a altura, Z0 a altura de rugosidade para a categoria de terreno em questão, e Kl o coeficiente de turbulência para a categoria de terreno em questão.

Avantagem desta abordagem é que não injecta uma velocidade arbitrária no modelo, mas sim um vento construído a partir de um quadro de referência reconhecido e depois ajustado ao contexto real do local. OEurocódigo fornece, assim, a estrutura de partida: a simulação CFD assume então o comando para mostrar como este vento se deforma,acelera, canaliza ou concentra em contacto com a geometria do projeto.

Modelação e simulação do sítio

A modelação utilizada para analisar o comportamento do vento nos locais. Baseia-se, em primeiro lugar, na construção de um modelo 3D representativo do projeto e da sua envolvente imediata e, em seguida, numa simulação aeraúlica para estudar a forma como os fluxos de ar interagem com os edifícios, as aberturas e os espaços exteriores. Esta abordagem fornece uma base essencial para a compreensão dos fenómenos observados e para orientar as escolhas de conceção.

Um modelo baseado no projeto e nas observações no terreno

A modelação não se baseia numa única fonte de informação. Baseia-se num conjunto de elementos complementares: os documentos disponíveis sobre o projeto, os planos apresentados, as observações feitas no local, os levantamentos fotográficos e as vistas aéreas e os pontos de referência geográficos disponíveis no local e na sua envolvente.

Esta abordagem cruzada é importante porque aproxima o modelo digital da situação real. As observações no terreno desempenham aqui um papel especial: permitem-nos verificar certos volumes, confirmar a posição das aberturas, compreender a organização dos usos eidentificar os elementos que influenciam realmente os movimentos do ar.

Integrar o sítio no seu ambiente imediato

O vento não depende apenas do volume em estudo, mas também da suaenvolvente. É por isso que o modelo inclui igualmente a zona envolvente do local, com um perímetro suficientemente amplo para ter em conta os efeitos de mascaramento, de canalização ou de deflexão ligados aoambiente vizinho. Esta visão mais ampla é essencial para compreender os fenómenos observados localmente.

Estuda o comportamento do vento utilizando a simulação CFD

A CFD, ou Computational Fluid Dynamics, é utilizada para simular os fluxos de ar em torno do local e para reproduzir os principais fenómenos aeroeléctricos. Para efeitos do presente estudo, permite compreender em pormenor a forma como o vento interage com os edifícios, as aberturas, os obstáculos próximos e os espaços exteriores.

Com base num modelo 3D do local, o cálculo é efectuado sobre uma malha composta por um grande número de células, com um refinamento particular nas zonas mais sensíveis, a fim de melhor representar as variações locais do escoamento.

A simulação baseia-se na resolução numérica das leis físicas que regem o movimento do ar, completada por um modelo de turbulência adaptado às geometrias complexas encontradas neste tipo de projeto. Esta abordagem permite identificar as zonas de aceleração, de canalização ou de recirculação do vento, constituindo assim uma ferramenta preciosa para a compreensão dos fenómenos observados no terreno e para a comparação de diferentes hipóteses de desenvolvimento. Por fim, a qualidade dos resultados é verificada através da verificação da convergência do cálculo, a fim de garantir uma base de análise fiável e utilizável para o projeto.

> Descobre mais: O que é a simulação CFD?

Modelação e simulação do sítio

Os resultados mostram como o vento se estrutura em cada local e porque é que certas configurações são particularmente prejudiciais ao funcionamento. Revela os sectores mais sensíveis e põe em evidência os mecanismos que modelam os fluxos em torno do edifício.

Esta etapa constitui uma base essencial para comparar os cenários estudados, orientar as escolhas de desenvolvimento e ajudar a definir respostas verdadeiramente adaptadas aos condicionalismos do sítio, aos seus usos e às suas condições de funcionamento.

Análise dos fenómenos actuais

Ao ler as simulações, é possível fazer a mesma constatação em relação às três lojas: os problemas não são causados apenas pelaexposição do terreno, mas também pela forma como o edifício, as aberturas, os ângulos, a circulação e o relevo envolvente organizam o escoamento.

As simulações revelam os efeitos da canalização,da aceleração local, doengolfamento e do bypassing, que concentram as tensões em alguns sectores-chave da operação. As áreas de carga e armazenamento parecem ser as mais vulneráveis, uma vez que combinam fluxo de passagem, saídas de canto e passagens estreitas.

Em vários casos, foram também evidenciadas correntes de ar internas ou semi-internas, diretamente ligadas àorganização dos acessos e àabertura de certas portas. Esta leitura permite-nos ir além da simples constatação do incómodo eidentificar com precisão os mecanismos envolvidos. Mostra, sobretudo, que uma resposta eficaz não consiste em tratar uniformemente todo o sítio, mas em intervir onde a geometria amplifica os fenómenos e enfraqueceo uso quotidiano.

Este princípio é bem visível em Perpignan, onde a zona de carga apresenta uma aceleração local particularmente acentuada. Ao deslocar-se ao longo do lado norte do edifício, ofluxo contrai-se e depois rebenta de novo nesta zona, gerando um efeito de explosão súbito que pode desestabilizar os clientes e causar danos materiais. Este caso é um bom exemplo de como a configuração de um edifício pode transformar uma exposição geral num incómodo muito real.

Compara a simulação com a realidade

Antes de fazer qualquer recomendação, a EOLIOS comparou a simulação com a realidade no terreno, através de medições no local efectuadas pelas nossas equipas, equipadas comanemómetros. Esta fase de medição permitiu verificar que as zonas mais expostas identificadas pelo CFD correspondiam efetivamente aos sectores onde os efeitos se fariam sentir durante aexploração. A modelização da configuração inicial não se limitou a ilustrar os fluxos: confirmou igualmente as observações efectuadas no local, encontrando os mesmos pontos de concentração,de aceleração e de incómodo em torno dos edifícios. Esta coerência entre as medições e a simulação confere aoestudo todo o seu valor, fazendo do CFD um verdadeiro instrumento de decisão para a conceção de soluções específicas e credíveis.

O impacto dos quebra-ventos

Depois doanálise de configuração inicial, um Foi estudada uma segunda conceção que incluía corta-ventos nos locais mais expostos, a fim de avaliar a sua capacidade de corrigir os fenómenos observados no local. Baseado no mesmo modelo Abordagem CFD quesituação atual, este A nova configuração permite compara diretamente os comportamento do escoamento antes e depois do desenvolvimento, e para medir acontribuição concreta destes sistemas nas zonas mais sensíveis.

Posicionamento dos quebra-ventos

Os pára-ventos são dispositivos concebidos para abrandar e homogeneizar os fluxos de ar em zonas expostas. A sua função não é bloquear completamente o vento, mas filtrá-lo de forma a limitar as acelerações locais, reduzir a turbulência e criar espaços mais estáveis para utilização. Em função dos condicionalismos do local, podem assumir a forma de estruturas técnicas com porosidade controlada ou de soluções vegetais, como as sebes, mais integradas na paisagem. Bem posicionados, constituem um meio eficaz para melhorar o conforto e tornar mais seguras as zonas mais sensíveis.

Oestudo das três lojas mostra que não existe uma resposta padrão. Cada local tem a sua própria configuração específica, com condicionalismos em termos de disposição, fluxo de tráfego,aberturas e topografia que exigem um sistema específico em termos de altura, comprimento e posicionamento. Alguns meios já dispõem deanteparos naturais parciais, como merlões, taludes ou zonas vegetadas, que influenciam as trajectórias aéreas mas não são suficientes para protegertodos os sectores em causa. A escolha de um quebra-vento deve, portanto, ser considerada caso a caso, tendo em conta tanto oambiente existente como as utilizações a proteger.

Comparação com o projeto inicial

As simulações mostram claramente asvantagens dos quebra-ventos quando colocados nas zonas mais expostas. Noestado inicial, o escoamento concentrava-se nos pontos de acesso, nos cantos dos edifícios, nas passagens abertas e nas zonas de armazenamento, com efeitos diretos no conforto e na segurança dos utilizadores. Uma vez incorporados estes elementos, os caudais são desviados, elevados ou dissipados mais a montante, o que reduz consideravelmente as acelerações locais e torna as zonas em causa muito mais estáveis. Esta comparação evidencia uma melhoria concreta do funcionamento dos espaços exteriores e semi-abertos, com desenvolvimentos orientados capazes de transformar a sua qualidade a longo prazo.

Comparação entre a conceção inicial e a conceção com para-brisas adaptado

EOLIOS: o teu parceiro estratégico para soluções CFD à medida para problemas de vento em ambientes comerciais

A experiência da EOLIOS em simulação CFD aplicada a ambientes exteriores vai muito além do simples diagnóstico. O nosso know-how consiste em transformar fenómenos complexos em alavancas concretas de ação, em prol do conforto, da segurança e do desempenho operacional. Cada estudo é concebido como uma resposta à medida, adaptada à configuração do local, às suas utilizações e aos seus constrangimentos reais. A capacidade daEOLIOS de combinar análises técnicas detalhadas, análises no terreno e recomendações operacionais faz dela um parceiro de confiança para proteger áreas expostas ao vento e apoiar projectos mais robustos, mais confortáveis e mais sustentáveis.

As nossas equipas estão à disposição para estudar os seus problemas de fluxo de ar exterior, identificar as zonas sensíveis e definir soluções adaptadas às suas instalações.

Resumo em vídeo do estudo

Resumo do estudo

O estudo realizado pela EOLIOS ingénierie incide sobre aotimização térmica dos centros de dados em hiperescala, utilizando simulações CFD (Computational Fluid Dynamics). Esta abordagem permite melhorar a circulação do ar e aeficiência dos sistemas de refrigeração, reduzindo assim o consumo de energia e apegada de carbono. Os centros de dados em hiperescala, utilizados por gigantes tecnológicos como a Amazon e a Google, requerem soluções modulares, automatizadas e sustentáveis. A EOLIOS identificou problemas como o sobreaquecimento e o looping, e propôs soluções como a instalação de capotas para mitigar estes fenómenos. A integração de gémeos digitais para simulações precisas permitiu prever melhorias significativas. Ao trabalhar em estreita colaboração com os clientes, a EOLIOS optimizou a configuração dos sistemas de refrigeração, aumentando a sua eficiência e reduzindo os custos energéticos. Este estudo demonstra o impacto crucial das simulações CFD no desempenho e na sustentabilidade dos centros de dados modernos.