Las actividades cotidianas suelen considerarse sencillas, repetitivas, casi triviales. Sin embargo, muchas de ellas implican fenómenos físicos y químicos extremadamente complejos.
Gracias a las herramientas CAE, es posible analizar, comprender y optimizar estos fenómenos con un nivel de detalle que, de otro modo, sería inaccesible.
En este artículo, exploramos algunas actividades domésticas comunes desde el punto de vista de la ingeniería de simulación. Cada apartado está acompañado de un vídeo técnico que ilustra sus posibilidades de aplicación.
Modelización del comportamiento de las fibras vegetales
El corte del césped puede analizarse utilizando el método DEM, una técnica numérica que representa la interacción entre elementos discretos, en este caso, fibras de hierba.
Las fibras se modelan como partículas conectadas, dotadas de propiedades mecánicas flexibles y capaces de romperse bajo carga. El modelo también incluye mecanismos de amortiguación para evitar inestabilidades numéricas.
Una tecnología adecuada para estudiar la distribución del material cortado, la eficiencia del sistema de recogida e incluso el par de corte requerido.
Intercambio de calor entre fluidos y sólidos
La preparación de alimentos implica mecanismos de conducción, convección y, en algunos casos, también de radiación.
La modelización Conjugate Heat Transfer permite simular con precisión la distribución de la temperatura entre la superficie de la sartén y los alimentos en cocción.
Este enfoque es fundamental para optimizar los procesos térmicos, reducir el desperdicio energético y mejorar la calidad de los productos finales.
Simulación VOF para sistemas aire-agua
El funcionamiento de un grifo está regido por fenómenos multifásicos. Gracias al método Volume of Fluid, es posible simular la interacción entre el aire y el agua en el interior del mezclador. Técnicas avanzadas como el refinamiento adaptativo de la malla y el control automático del paso de tiempo permiten realizar simulaciones estables, rápidas y extremadamente detalladas.
Gestión dinámica de líquidos y gotas
El lavavajillas representa un entorno multifísico en el que coexisten salpicaduras de agua, vapor, películas líquidas y superficies mojadas.
Una simulación multimodelo puede combinar:
Con la ayuda del refinamiento adaptativo de la malla, es posible concentrar el nivel de detalle únicamente donde es necesario, optimizando el tiempo y los recursos computacionales.
Modelización DEM aplicada al cepillado
Incluso un cepillo de dientes puede ser objeto de simulación. Utilizando un modelo DEM con fibras flexibles, es posible analizar las fuerzas de contacto, la erosión de las superficies y la eficacia de la eliminación mecánica de los residuos. Un ejemplo concreto de cómo la simulación puede contribuir al desarrollo de dispositivos de uso cotidiano más eficientes.
Limpieza simulada con acoplamiento fluido-sólido
La aspiradora es un excelente ejemplo de un sistema en el que interactúan las fuerzas aerodinámicas y las partículas sólidas. La simulación DEM con acoplamiento completo con el flujo de aire permite analizar cómo las partículas son arrastradas, separadas y acumuladas en el depósito. Es posible evaluar el rendimiento del sistema en presencia de polvo fino, objetos voluminosos o materiales fibrosos.
Simular la interacción entre tejidos en movimiento
El secado mecánico implica interacciones complejas entre los tejidos, el aire caliente y la humedad residual.
Un modelo DEM avanzado con funciones de aglomeración definidas por el usuario permite observar la formación y disgregación de los nudos de tejido, el efecto de las colisiones y el desplazamiento de la humedad.
Un valioso apoyo para mejorar los ciclos de secado industriales y domésticos.
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