Tradicionalmente, los problemas de ingeniería se han resuelto mediante métodos analíticos y empíricos. En ocasiones, acompañados de grandes simplificaciones y de mucha experiencia para alcanzar el éxito. En muchos casos se ha requerido fabricar costosos prototipos físicos y, mediante un proceso de prueba y error, llegar a la solución deseada. Esto, sin embargo, no significa que se haya logrado obtener soluciones óptimas.
No es hasta la década de los ochenta, con el auge de las computadoras personales, que los métodos numéricos empiezan a aplicarse de manera sistemática en la solución de problemas de ingeniería. Desde entonces se ha venido desarrollando software comercial que poco a poco ha ido ampliando sus capacidades, hasta lograr, en la actualidad, cubrir prácticamente todas las ramas y aplicaciones de la ingeniería. Dentro de los métodos numéricos más utilizados en la modelización y simulación numérica en ingeniería se encuentran el Método de los Elementos Finitos (FEM) y el Método de los Volúmenes Finitos (FVM). El FEM es utilizado principalmente para realizar análisis estructurales, térmicos y electromagnéticos, entre otros; mientras que el FVM se utiliza principalmente para los análisis en la mecánica de fluidos. Ambos métodos permiten modelar y simular los fenómenos asociados a los problemas de ingeniería de manera muy precisa, ofreciendo resultados muy cercanos a la realidad, a costos relativamente bajos. Estos métodos, además, son tan versátiles y potentes que permiten evaluar múltiples escenarios bajo condiciones reales, posibilitando una verdadera optimización de los productos finales.
Debido a las ventajas de la simulación numérica computacional en comparación con los métodos tradicionales, las instituciones más reconocidas del mundo en la formación en ingeniería han incorporado en sus programas de pregrado y posgrado estas herramientas transversales a las distintas disciplinas. Y es que hoy en día no es opcional enseñar y aprender los métodos y técnicas asociados a la modelización y simulación numérica de los problemas ingenieriles, sino que es una obligación, pues el propio sector industrial así lo está demandando. En este sentido, la PUCP, a través del Departamento Académico de Ingeniería, desde hace algunos años viene apoyando algunas iniciativas que contribuyen a lograr este objetivo. Una de estas iniciativas fue la creación del Aula PUCP-CIMNE en la Sección Ingeniería Mecánica (CIMNE, Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería), que tuvo como motor impulsor la creación previa del Grupo de Investigación Asistida por Computadora (INACOM).
Una parte importante del apoyo brindado por el Departamento Académico de Ingeniería es el mantenimiento anual de la licencia de uno de los entornos de simulación numérica computacional más potentes del mercado: el software ANSYS (ANSYS Academic Multiphysics Campus Solution), utilizado también por la Sección Ingeniería Civil y la Sección Electricidad y Electrónica. ANSYS cuenta con una gran variedad de módulos, los que permiten realizar análisis estructurales, de mecánica de fluidos, de transferencia de calor, acústicos, de electromagnetismo, entre otros; y combinar algunos de ellos para realizar estudios más complejos. Esto ha permitido al Grupo INACOM, incluyendo a varios profesores y alumnos de la Sección Ingeniería Mecánica, desarrollar proyectos de investigación afines con la especialidad.
Dentro de los proyectos más relevantes se pueden mencionar: Mejora del proceso de diseño de agitadores mediante el desarrollo y sistematización de herramientas de simulación numérica, metodologías experimentales y escalamiento orientado al mercado minero nacional; Evaluación de la integridad de ductos de transporte de gas basada en normas, ensayos experimentales de modelos físicos y simulación mediante métodos numéricos; Optimización del uso de polímeros sintéticos en procesos de manufactura aditiva mediante modelos de simulación computacional y técnicas de caracterización de materiales. Caso de estudio: aplicaciones médicas – prótesis de mano; Mejora del diseño de las placas anti-desgaste utilizadas en chutes de transferencia de materiales en la industria minera para incrementar su tiempo de vida útil; Análisis Numérico y validación experimental de la vibración inducida por flujo en una tubería horizontal que transporta flujo bifásico agua-aire; Desarrollo de software inteligente de diseño mecánico con miras a incrementar la competitividad de la empresa metalmecánica nacional y orientado a la satisfacción de demandas de la industria minera: aplicación en cajas reductoras de velocidad.
El desarrollo de estos y otros proyectos han contribuido a la realización de varias tesis de pre y posgrado, así como a la formación de jóvenes investigadores y a la difusión de resultados de investigación a través de publicaciones. Sin embargo, es necesario que se sigan difundiendo y expandiendo estas importantes herramientas hacia otros programas de ingeniería de la PUCP y se formalice su inclusión en aquellos programas que así lo requieren. La consolidación del uso y aplicación de la simulación numérica computacional es indispensable para que Ingeniería PUCP siga estando a la vanguardia en el Perú y alineada con el contexto global.
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