El documento describe el uso de simulaciones en ingeniería. Las simulaciones se utilizan ampliamente para probar diseños de productos sin necesidad de costosos prototipos físicos. Actualmente, las simulaciones multifísicas son cruciales para predecir el rendimiento de los productos bajo diferentes condiciones, lo que ayuda a los ingenieros a optimizar diseños y eliminar posibles fallos. El futuro de la simulación en ingeniería implica el uso generalizado de simulaciones multifísicas para abordar los desafíos de la creciente complej

1. Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos.
Ingeniería Informática.
Docente: Lizbeth Hernández Olán
Materia: Herramientas de Simulación de Procesos
Alumno: Domínguez Torres Roberto
Unidad 5 El Futuro de la Simulación.

2. Un simulador es un aparato, por lo general informático, que permite la
reproducción de un sistema. Los simuladores reproducen sensaciones y experiencias
que en la realidad pueden llegar a suceder en realidad.
Un simulador pretende reproducir tanto las sensaciones físicas
(velocidad, aceleración, percepción del entorno) como el comportamiento de los
equipos de la máquina que se pretende simular.
Para simular las sensaciones físicas se puede recurrir a complejos mecanismos
hidráulicos comandados por potentes ordenadores que mediante modelos
matemáticos consiguen reproducir sensaciones de velocidad y aceleración.
Para reproducir el entorno exterior se emplean proyecciones de bases de datos de
terreno. A este entorno se le conoce como "Entorno Sintético".

3. Las primeras simulaciones surgieron después de la Segunda Guerra Mundial,
cuando la investigación operativa militar hizo el salto a la industria para facilitar la
toma de decisiones y, en consecuencia, optimizar los recursos. Al mismo tiempo, el
surgimiento de los primeros ordenadores permitió aumentar la potencia de cálculo
para solucionar los problemas que planteaban los investigadores. Estos dos factores
comportaron el auge de las simulaciones industriales.
Es el caso del primer proyecto en que participó Fonseca, que también forma parte
del equipo del Laboratorio de Cálculo de la Facultad de Informática de Barcelona
(FIB), el cual consistía en estudiar la viabilidad de fusionar dos empresas
farmacéuticas. A partir de la simulación se tenía que comprobar el funcionamiento
de una nueva planta de recepción, expedición y picking (extracción, en este caso, de
cajas de medicamentos). Después de estudiar el modelo, ambas empresas se
fusionaron.
Otro de los proyectos que se han hecho en el Laboratorio de Cálculo de la FIB es el
diseño de un nuevo sistema para que en la sala de pintado de una fábrica de coches
no se pierda tanto tiempo ni dinero a la hora de cambiar el color de la pintura. Con
la simulación se ha observado que la solución no comporta tener que cambiar de
inyectores, sino reorganizar los pedidos y la cadena de producción para que los
cambios de color de pintura sean mínimos.

4. Actualmente, en ingeniería, la mayoría de los profesionales utiliza herramientas y
métodos de simulación en las fases de diseño durante el desarrollo de un producto,
reemplazando los costosos prototipos físicos y testando con análisis numéricos
avanzados.
El uso de métodos de simulación simplificados ha aportado información útil sobre
las características de productos críticos consiguiendo resultados significativos en
rendimiento, así como una menor inversión de tiempo y dinero frente a los
tradicionales prototipos de física experimental.
Pero las presiones competitivas han aumentado y los consumidores se han vuelto
más sofisticados a la hora de demandar productos. Y hoy resulta complicado
alcanzar la mayor calidad posible en un diseño, cuando la optimización de un
producto se basa solo en su reacción ante una única fuerza física.
Para predecir con exactitud si un producto puede dar un buen resultado, es
necesario considerar todas las físicas relevantes en juego. Estas son las claves de
ANSYS sobre el futuro de la simulación en ingeniería:

5. Prácticamente, en todas las industrias, los estudios multifísicos permiten a
los ingenieros hacer frente a un reto aún mayor: la creciente complejidad en
los diseños de sus productos. Este desafío aumenta con las últimas
tendencias en desarrollo de productos, como el incremento en la capacidad
de potencia para dispositivos electrónicos, la miniaturización de productos,
la demanda de tecnología inteligente con materiales avanzados y el mayor
énfasis en sostenibilidad.
La simulación multifísica será clave para dar respuesta a cuestiones básicas
del desarrollo de productos, como cuáles son las causas potenciales de fallo
en un producto, cuál es la mejor solución entre múltiples requisitos
operativos, cuáles son los materiales idóneos para soportar cualquier tipo de
fuerzas mecánicas y de fluidos, qué condiciones debe tener el sistema de
refrigeración para asegurar una transferencia térmica adecuada entre los
componentes de un sistema, y lo más importante, si puede fabricarse este
producto a tiempo y ahorrar en energía, materiales y residuos al mismo
tiempo.

6. La simulación multifísica, considerada anteriormente como una estrategia de
ingeniería avanzada solo para expertos, se está convirtiendo en un elemento
estándar en el actual desarrollo de productos. Mediante el uso de estudios
multifísicos para predecir y verificar el rendimiento del producto bajo un
amplio rango de condiciones operativas y teniendo en cuenta efectos de
diversas fuerzas físicas, los equipos de ingeniería pueden eliminar las
principales causas de fallos en el uso final del producto.
Siempre se ha considerado a la multifísica como una serie inconexa de estudios
de físicas individuales, con enfoques separados de efectos estructurales,
térmicos, electrónicos y en fluidos. Y ahora los ingenieros reconocen
abiertamente que las interacciones entre físicas son lo suficientemente
significativas como para llevar a cabo una investigación más a fondo.

7. El software de simulación ha de ofrecer resultados sólidos y exactos para cada
física individual, como paso previo a la captura de interacciones más complejas
entre ellas. Además, es crucial que facilite la realización de estudios multifísicos
más rápidos, más intuitivos y más racionalizados.
Contar con soluciones líderes en cada física individual y con una solución que
permita acoplarlas para respaldar la optimización paramétrica del diseño
asegurará a los ingenieros que cuentan con la solución perfecta ante los complejos
desafíos en la actualidad.
Entre los retos se engloban dar respuesta a sistemas de fluidos térmicos y fluidos
mecánicos, maquinaria eléctrica, electrónica y aplicaciones de productos para
materiales avanzados.
Asimismo, es crucial contar con posibilidades de intercambio de datos flexibles,
abiertas, automatizadas y exactas, entre plataformas y entre simulaciones distintas,
y también la personalización y optimización de las posibilidades de simulación, así
como el traspaso de información con soluciones tecnológicas externas.

8. FluidSim Neumatics es un software de simulación para el conocimiento de la
neumática y funciona en entorno Windows. Es ideal para emplearlo como material
complementario en la enseñanza de esta disciplina.
Entre las características más importantes se encuentran:
Ofrece la creación y simulación de circuitos de electroneumática.
-Posee una biblioteca de componentes neumáticos y eléctricos muy completa para la
creación de circuitos nuevos.
-Durante la animación, los conductos y cilindros aparecen coloreados, según el
estado de cada uno.
-El usuario puede controlar la velocidad de la simulación (con funciones como paso a
paso, pausa...).
-Las válvulas y los interruptores accionados manualmente pueden ser conmutados
mediante un clic del ratón.
-Permite construir circuitos nuevos, pero también se dispone de un conjunto de
circuitos ejecutables.
-Muestra en los aparatos de medición los valores exactos de presión, fluido y
corriente.
-Guarda una proporción del tiempo real durante la animación.

9. Ofrece también el apoyo necesario para el conocimiento básico de la neumática, en un
menú denominado “Didáctica”, que puede ser muy útil a la hora de explicar y entender los
distintos contenidos relacionados con este tema.
-Contiene un apartado denominado “Descripción del componente”, donde
explica cómo son los distintos componentes de los circuito, muestra una foto,
explica su funcionamiento, e ilustra incluso cómo es el componente interiormente.
-Posee también animaciones que pueden ser de gran ayuda para entender el tema
seleccionado, etc.
-En “Exposiciones” presenta distintos temas disponibles, ejercicios...que pueden
ser muy útiles para el profesorado.
-Posee también películas didácticas.

10. Interfaz del simulador FluidSIM