Investigación en Dinámica de Fluidos Computacional en pregrado de Ingeniería Civil Mecánica

Santiago Henríquez, alumno recién egresado, nos cuenta su experiencia trabajando con ANSYS.

26.06.2020

Una de las dimensiones de la actividad académica es la Investigación y en nuestra Escuela se ha integrado dicha función al pregrado a través del Programa de ayudantes de Investigación, en el cual los alumnos desarrollan su trabajo bajo la guía de un académico de la Escuela dentro de una línea de investigación determinada. Este es el caso de Santiago Henríquez-Lira alumno hoy egresado de Ingeniería Civil Mecánica, quien desde el 2018 ha venido trabajando con la profesora María Torres en temas de simulación de flujo turbulento cargado con partículas sólidas, usando una de las licencias de ANSYS Fluent, que adquirió la Escuela el 2019 y que fue renovada en 2020.

Conversamos con Santiago sobre su experiencia y expectativas.

¿Cuáles han sido los desafíos más importantes que has tenido durante la realización del trabajo?

En líneas generales, usar ANSYS (programa de simulación computacional), que posee una gran cartelera de programas integrados (como son el Fluent, CFX, Turbomachinery Fluid Flow, Static Structural, etc) y que como alumno uno no está ni cerca de estar familiarizado, es un desafío en sí mismo, pero a priori se acepta, al realizar una tesis en simulación numérica de flujo de fluidos.

Lo que destacaría como verdadero reto, que al principio no dimensionaba, es el hecho de que se debe dedicar una gran parte del tiempo en leer artículos (en inglés principalmente) sobre el tema a tratar, en especial si hablamos de flujo multifásico (que no se ve en pregrado), para poder conseguir referencias científicas que sean de apoyo, o mejor dicho validen tu propio trabajo, lo cual puede llegar a darse incluso después de meses.

¿Consideras importante el uso de este tipo de herramientas en la carrera?

Como yo lo veo, puede causar escepticismo invertir tiempo y recursos en este tipo de herramienta y en su enseñanza, pero es cosa de salir de Chile para ver cómo ha evolucionado la misma carrera en países como Francia, Alemania o Canadá, donde no se encuentran mallas curriculares sin cursos obligatorios, por ejemplo, de análisis de elementos finitos enfocados a solucionar problemas de estructuras, termofluidos, climatización, diseño de máquinas.

El mismo hecho que las mallas curriculares se estén acortando en las ingenierías conducirá a la inserción de este tipo de herramientas, ya que en el fondo estos programas y su uso, son los que permiten que el estudiante consiga conciliar lo teórico con lo práctico en un tiempo más corto.

Además, que se viene toda una ola de desafíos que necesitará la interdisciplinaridad de carreras, la cual se verá favorecida con este tipo de herramientas.

¿Animarías a tus compañeros a usar el programa?

Definitivamente sí, manejar este tipo de herramienta computacional es una ventaja a la hora de buscar o ascender en el trabajo, ya que la industria chilena se está dando cuenta de la importancia de tener gente que aborde los desafíos de la industria mediante el uso de simulación numérica.

¿Cuáles crees que son tus aprendizajes más relevantes?

En lo profesional, sin duda alguna el aprender un programa potente con una biblioteca tan rica como la que ofrece ANSYS, que posee a su vez una validación internacional en su uso. En lo personal, me remito a lo que dije anteriormente del mundo científico, a su divulgación y cómo este mundo, es una alternativa más que válida para el desarrollo profesional del Ingeniero Mecánico, ya que a mi parecer se cae en el error en pensar que la industria está desligada o no necesita apoyarse en la investigación académica.

¿Para qué te sirvió trabajar con CFD y con FLUENT como futuro ingeniero?

La respuesta es un poco más técnica que las anteriores, ya que la Dinámica de Fluidos Computacional (Computacional Fluid Dynamics, CFD), comprende un conjunto de conocimientos y herramientas mediante los cuales se resuelven los modelos matemáticos (descritos en ecuaciones de derivadas parciales, EDP) que gobiernan los fenómenos de la fluidodinámica, combinando así la mecánica teórica y aplicada con métodos numéricos y software. De esta manera, se puede predecir y estudiar la fluidodinámica de cualquier equipo de proceso industrial. Sin embargo, la CFD no reemplaza el estudio experimental, sino que da ventaja práctica a la ingeniería u otras disciplinas afines, utilizando ecuaciones simplificadas y ordenadores de altas prestaciones para conseguir soluciones aproximadas para problemas complejos; y he aquí su ventaja para mi trabajo, como dije anteriormente el estudio de flujo turbulento cargado con partículas sólidas, le da una complejidad al problema físico tal, que realizarlo experimentalmente sería muy costoso y analíticamente imposible, debido al problema matemático de cierre que presenta el  flujo turbulento.

¿Cómo te involucraste en este trabajo?

Todo partió con una ayudantía de investigación impulsada por la profesora María Josefina Torres, quien lleva la línea de investigación de Simulación de Flujo de Fluidos, que consistía en la formulación de números adimensionales “ad hoc” para flujo multifásico a través de un tubo curvado. Una vez culminada esta etapa, la profesora se adjudicó un Proyecto Emergente PUCV en el que participé como ayudante también, tomando una parte de este proyecto como mi trabajo de título, que está a punto de culminar y del que tenemos planes de generar varias publicaciones indexadas.

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