Ingeniería Asistida por Computadora: ¿que es y cómo funciona?
El uso de simulaciones computacionales en el área de ingeniería con el tiempo se ha tornado esencial para garantizar la calidad y eficiencia del desarrollo de productos
La Ingeniería Asistida por Computadora, también conocida como Computer Aided Engineering (CAE), es una herramienta que ayuda a las empresas en el desarrollo y perfeccionamiento de productos. Con ayuda de una computadora, los profesionales pueden realizar diferentes análisis como: análisis estáticos, dinámicos, de fluidos, térmicos, electromagnéticos y acústicos entre otros, que proporcionan beneficios como la reducción del tiempo en la elaboración de proyectos, aumento de la productividad, facilidad en la detección de fallas y ayuda en la identificación de soluciones.
Con ayuda de la ingeniería asistida por computadora, los profesionales de la ingeniería pueden crear prototipos virtuales de los productos. La geometría de un producto es inicialmente elaborada en un software de Computer-Aided Design (CAD). Esta geometría es importada para un sistema CAE. Una vez dentro de los sistemas, los modelos pasan por diferentes procedimientos: pre-procesamiento, procesamiento y post-procesamiento. Durante la primera etapa, son definidas las características como materiales, restricciones e interacción con elementos externos, fuerzas aplicadas, temperaturas, entre otras.
Análisis estructural en una cadera
La fase de procesamiento es la etapa en la que la computadora realizara los cálculos y genera los archivos donde se almacenarán los resultados que después serán analizados en la fase de post procesamiento. Durante esta última etapa, los datos son analizados utilizando herramientas de visualización y diagnóstico, de manera que los profesionales de la ingeniería pueden validar el comportamiento del modelo y tomar la decisión de si aprobar o si deben hacerse alteraciones en el proyecto.
Las herramientas de CAE pueden ser utilizadas con diferentes fines: ayuda en la elaboración de proyectos, en el análisis de evaluación de producto, en la prueba de las posibles mejores, análisis de falla, en la adecuación y optimización de productos y equipos, entre otros. Las técnicas de Análisis asistido por computadora pueden se desarrollar a través de diferentes métodos, los más comunes son Análisis por Elementos Finitos (FEA) y Dinámica de Fluidos Computacional (CFD).
El análisis por elementos finitos es una técnica de resolución numérica basada en la consideración de que un cuerpo o componente cualquiera puede ser particularizado, en un conjunto de pequeños componentes, denominados elementos, que tienen una geometría simple y comportamiento físico conocido. Generalmente este método se aplica a campos como la mecánica de sólidos, mecánica de fluidos y electromagnetismo.
La dinámica de fluidos computacional simula procesos químicos y físicos que representan flujos. Los software de CFD pueden estudiar sistemas y fenómenos con fluidos de características diferentes ya sea solos o en combinación tales como agua, aceite, aire, petróleo, entre otros, con estos se puede determinar las concentraciones, velocidades, presiones, temperaturas, propiedades de régimen (turbulencia), reacciones químicas, combustión, etc.
Simulación Fuidodinámica Computacional (CFD)
Ventajas
Las herramientas de ingeniera asistida por computadora pueden ser utilizadas por diferentes industrias como: construcción civil, metalmecánica, turbomaquinas, aeroespacial, automovilística, aeronáutica, petróleo y gas, naval, off shore, electrónica, entre otros, y proporcionan beneficios en el desarrollo de productos tales como:
– Mayor eficiencia y calidad, gracias a que permite prever posibles errores y corregirlos antes de la fase de prototipo y fabricación;
– Reducción de costos, ya que la simulación es más barata que el desarrollo de prototipos;
– Permite realizar cambios en los proyectos rápidamente;
– Disminuye el tiempo empleado en el desarrollo de producto;
– Reduce la cantidad de prototipos de prueba y en ocasiones hasta los elimina;
– Ayuda en la verificación del producto en cuanto a funcionalidad, ensambles y diseño, permitiendo la revalidación cada vez que sea necesario;
– Aumento de la competitividad.
Softwares CAE
Actualmente están disponibles en el mercado nacional e internacional diferentes sistema de CAE, los programas Ansys, empresa responsable por el desarrollo de software de simulación asistida por computadora, ofrecen soluciones para diferentes aplicaciones (dinámica de fluidos computacional, mecánica estructural, electromagnetismo, simulaciones multifísica).
El uso de estos sistemas da facilidad a las áreas de proyectos de las empresas, ya que permiten que gran parte de los prototipos y ensayos de laboratorio sean substituidos por simulaciones virtuales, ayudando a los profesionales de la ingeniería a realizar un número mucho mayor de análisis en un corto tiempo y reduciendo los costos en los proyectos. El resultado final es un aumento de la competitividad y productividad de las empresas
Fuente: Computer Aided Engineering (CAE)
