¿Cómo puede estar seguro de que el material del ala del avión se ha elegido con las propiedades adecuadas para el vuelo?
¿Cómo se puede garantizar que la barra de acero de la estructura de un edificio es adecuada para las condiciones a las que va a estar sometida?
Mirando a nuestro alrededor, nos damos cuenta del uso de distintos materiales en diferentes circunstancias y de la constante interacción que existe con ellos. Ser capaz de anticipar el comportamiento de estos materiales en diferentes condiciones es uno de los mayores intereses de la industria.
El método de los elementos finitos (MEF) o Método de los Elementos Finitos ( MEF) se utiliza mucho en simulaciones por ordenador para hacer predicciones, analizando si un producto se ha dimensionado correctamente a partir de su modelo. Su aplicación ahorra a los profesionales de la ingeniería horas de tiempo que de otro modo emplearían en analizar manualmente un producto. Esto ahorra tiempo, personal e incluso recursos financieros, lo que hace que los proyectos sean aún más viables.
¿Qué es el método de los elementos finitos (MEF)?
En las simulaciones, en un intento de predecir el comportamiento de los materiales, dada la complejidad de la realidad, es necesario utilizar modelos. Traducir este modelo a forma numérica permite aplicar métodos como los elementos finitos.
El método de los elementos finitos "discretiza el continuo". Desde esta perspectiva, simplifica y hace factible el cálculo de estructuras complejas de ingeniería, como cintas transportadoras, maquinaria de patio y edificios industriales.
Simular un sólido y anticipar su comportamiento puede ser una actividad difícil teniendo en cuenta toda la variedad de factores que impone la realidad. Sin embargo, con el método de los elementos finitos en los simuladores, es posible ver este sólido complejo en "pequeñas partes": elementos finitos. De este modo, se pueden hacer los cálculos y simulaciones apropiados para las partes más pequeñas y luego ampliarlos al sólido en su conjunto.
¿Cómo funciona el FRE en la práctica?
El análisis por el método de los elementos finitos se realiza con programas informáticos como NASTRAN, SolidWorks, ANSYS y PROCAL3D (desarrollado por la propia Kot para simulaciones de elementos de barras).
En el software, el sólido que se inserta y tiene puntos "infinitos" acaba convirtiéndose en una geometría que se "descompone" en otras geometrías conocidas y más pequeñas (como triángulos, hexaedros, tetraedros). Esta "descomposición" facilita los cálculos para predecir el comportamiento de los materiales sólidos en distintas condiciones.
Aún más claramente...
Imaginemos que es necesario comprender el comportamiento del sólido de la figura 1 de la izquierda en determinadas condiciones. Introduciéndolo en uno de estos programas informáticos y aplicando el método de los elementos finitos (MEF), se descompondrá en geometrías más pequeñas y conocidas (Figura 1 derecha).
El programa calcula el comportamiento de cada elemento/geometría por separado y, a continuación, lo une todo en una "malla" para obtener el resultado del comportamiento del sólido total.
Figura 1: Ejemplo de discretización de una pieza mediante elementos cuadrados - FUENTE: Colección Kot.
Es importante subrayar que la calidad de los resultados de un análisis realizado mediante el método de los elementos finitos en un simulador depende también en gran medida de la asertividad de las condiciones de contorno establecidas. Por lo tanto, los conocimientos teóricos de quienes simulan son extremadamente importantes.
Un punto aún más importante: de nada sirve realizar simulaciones si no se puede interpretar correctamente la información generada por el simulador. Por lo tanto, es esencial tener conocimientos específicos, como la resistencia de los materiales.
Figura 2: Simulación por elementos finitos de un puente de recuperación de mineral de hierro - FUENTE: Colección Kot.
¿Cómo puede ayudar Kot Engenharia ?
Se trata de un texto totalmente introductorio: el objetivo era simplificar y proporcionar ejemplos prácticos del MEF. Sin duda, los programas informáticos han sido una herramienta tecnológica de gran desarrollo en las últimas décadas. Sin embargo, a la hora de utilizarlos, debemos tener en cuenta lo fundamental que es para el ingeniero de diseño dominar los conceptos de resistencia de materiales.
Una de las especialidades de Kot Engenharia es el análisis por el método de los elementos finitos, y Kot puede ser su socio para aplicar este método con confianza a escenarios de ingeniería reales y complejos.
Kot destaca en el mercado nacional e internacional por ofrecer servicios de ingeniería de alto nivel a grandes empresas. Contacte con nuestro equipo para más información.
Siga nuestras páginas en LinkedIn, Facebook e Instagram para estar al día de nuestros contenidos.
Referencias
[1] Kot Engenharia. Análise por elementos finitos. Disponível em: <https://kotengenharia.com.br/analise-por-elementos-finitos>. Acesso em: 04 de Outubro de 2020.
[2] Micro Rio. O que é uma análise por elementos finitos. Disponível em: <https://www.microrio.com.br/analise-por-elementos-finitos.html>. Acesso em: 06 de Outubro de 2020.
[3] Clube do projetista. Método dos elementos finitos. Disponível em: <https://clubedoprojetista.com.br/metodo-dos-elementos-finitos/>. Acesso em: 06 de Outubro de 2020.
