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¿Por qué las chimeneas tienen estas "alas" en espiral?

Mientras caminaba por ahí, noté algo muy peculiar. Muchas chimeneas tenían "alas" en espiral, mientras que otras no. Se me ocurrieron dos posibilidades:

  1. El viento circula alrededor de la chimenea hacia arriba, lo que empuja los gases que se liberan aún más alto en el cielo.

  2. El viento circula alrededor de la chimenea hacia abajo, lo que impide que la chimenea vaya a la izquierda o a la derecha y más bien la "empuja" hacia abajo para hacerla más estable.

Creo que ambas posibilidades son tontas. Así que.., ¿por qué algunos ¿Las chimeneas tienen esas "alas" en espiral? ¿Y por qué otros más alto ¿Las chimeneas no?

spiral_chimney

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deadbug Puntos 853

Las espirales se utilizan para evitar la formación de Hojas de vórtice de Kármán a favor del viento de la chimenea. Funcionan desviando el viento hacia arriba en un lado de la chimenea y hacia abajo en el otro, creando un patrón de flujo de aire tridimensional que interrumpe la hoja de vórtice. Sin ellos, el desprendimiento de vórtices podría causar vibración inducida por vórtices en la chimenea, que en caso de vientos fuertes podría ser suficiente para dañar la chimenea (de paredes relativamente finas y flexibles).

Aquí hay una animación muy bonita del desprendimiento de vórtices de Kármán de la Wikipedia, por cortesía de Cesareo de La Rosa Siqueira:

Animation of Kármán vortex shedding

El círculo de la izquierda representa la chimenea (lisa), vista desde arriba, con el viento procedente de la izquierda; los puntos cian y púrpura son partículas trazadoras que muestran cómo el aire que pasa por la chimenea a ambos lados se une al tren de vórtices generado detrás de la chimenea. La vorticidad de Kármán es un fenómeno esencialmente bidimensional; en tres dimensiones, cada vórtice sería básicamente una alta columna de aire en rotación, con un extremo en el suelo y el otro uniéndose a los vórtices adyacentes en una compleja región turbulenta a la altura de la parte superior de la chimenea.

A medida que los vórtices se desprenden en lados alternos de la chimenea, cada uno imparte una fuerza contraria en la propia chimenea. En condiciones adecuadas, estas fuerzas oscilantes podrían hacer que la propia chimenea vibrara de un lado a otro. Las proyecciones helicoidales de la chimenea lo impiden, ya que interrumpen los vórtices a medida que se forman, o al menos hacen que se formen de forma desfasada a diferentes alturas.

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Sen Jacob Puntos 121

Aparte del material de construcción, que tiene un gran efecto en la frecuencia natural de la torre, la altura y las características regionales del viento tienen un gran papel en cuáles las tienen y cuáles no.

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