La simulación con modelos computacionales es una de las herramientas básicas de la ciencia y la tecnología moderna para aproximarse a la enorme complejidad de los sistemas reales. Esta complejidad es quizás la característica fundamental del mundo moderno.
Las técnicas de simulación pueden considerarse como alternativas y complementarias a los métodos analíticos que, basados en aproximaciones “manejables”, no pueden ser aplicados en muchas de las situaciones prácticas que enfrenta el ingeniero.
En términos generales, la simulación numérica consiste en estudiar los fenómenos físicos de naturaleza continua, describiendo su comportamiento de un modo aproximado, mediante su transformación previa en sistemas discretos equivalentes que permiten obtener una solución aproximada con control del error.
El conjunto de las técnicas que permiten la transformación del sistema continuo en uno discreto de un modo consistente, constituyen ese sistema de herramientas de análisis que genéricamente denominamos Simulación Computacional. Mediante su aplicación a los problemas estacionarios, el problema matemático es llevado a una forma más simple, consistente de un sistema algebraico de ecuaciones.
El crecimiento en la calidad de las computadoras y del “software” asociado, ha incrementado la capacidad para estudiar los fenómenos de la naturaleza y de los sistemas concebidos por el hombre, omitiendo la necesidad de simplificar excesivamente los problemas para hacerlos accesibles al análisis.
El desarrollo permanente de nuevos y cada vez más potentes códigos para la simulación computacional de sistemas físicos pone a disposición del profesional de las ciencias e ingeniería herramientas de simulación y análisis.
Los fluidos afectan de muchas maneras la vida cotidiana de los seres humanos. La mecánica de fluidos permite entender como controlarlos, y así diseñar y analizar sistemas de fluidos para determinar la clase y tamaño de los componentes a emplear.
El movimiento de fluidos para su utilización industrial requiere que a se le entregue energía. Por otra parte, se presenta con frecuencia la situación opuesta: un fluido dispone de energía y se la desea aprovechar en una forma u otra. En ambos casos se realiza un intercambio de energía entre un fluido y una máquina apropiada.
Las máquinas en que se intercambia energía con un fluido podrían ser clasificadas en:
• máquinas operadoras las entregan energía al fluido; se trata de las bombas, los ventiladores, los compresores y sus variantes
• máquinas receptoras o motores: las que retiran energía del fluido; se trata de las turbinas hidráulicas o eólicas, los motores hidráulicos y neumáticos y sus variantes.
El conocimiento y el entendimiento de los principios y conceptos básicos del funcionamiento de las turbomáquinas son esenciales para el análisis y el diseño de cualquier sistema en el cual un fluido sea el medio de trabajo.
El diseño en ingeniería va más allá del simple cálculo de los elementos estructurales a partir de las cargas estáticas al que están sometidas, ese movimiento propio, acorde a las funciones que queramos que nuestro equipo haga, genera en sus partes y componentes conductas que si dejamos de considerar harían que el colapso se hiciese presente en nuestro diseño.
El análisis de los mecanismos y la determinación de su forma de movimiento, velocidades y aceleraciones nos permitirá solventar esas necesidades en el diseño.
También el dominio del trazado de levas será una excelente herramienta para el manejo de opciones a la hora de solventar ciertas exigencias de movilización de los componentes de las máquinas.