¿Qué es el Software CAE?
El software CAE es un programa informático que se utiliza en PCs o superordenadores para calcular el flujo de aire, la transferencia de calor y las tensiones en estructuras.
La mayoría de los programas CAE son de pago, aunque también existen opciones gratuitas, como OpenFOAM para análisis de fluidos y Abaqus para análisis de tensiones. Estos programas CAE se utilizan como una alternativa a la construcción y prueba de instalaciones y estructuras experimentales.
La elección del software CAE de bajo coste se debe a la dificultad de prototipar instalaciones experimentales y grandes estructuras, lo que hace que el uso de software sea una opción más práctica y económica para llevar a cabo estos análisis. Esto permite a los ingenieros y diseñadores probar y evaluar diferentes escenarios y condiciones sin tener que construir prototipos físicos, lo que ahorra tiempo y recursos.
Usos del Software CAE
El software CAE desempeña un papel fundamental en el proceso de desarrollo de productos y su uso está ampliamente extendido en el sector manufacturero. En la industria automovilística, por ejemplo, el software CAE permite construir prototipos y evaluar el rendimiento del producto sin necesidad de llevar a cabo pruebas físicas.
Esta ventaja se traduce en la reducción de los plazos de desarrollo y los costes asociados con la creación de prototipos. Además, el software CAE se emplea en la industria aeroespacial y otros campos como una alternativa a los experimentos en grandes estructuras o en entornos especiales.
Por ejemplo, en la investigación del flujo de aire alrededor del ala de un avión, se requeriría la construcción de un modelo de tamaño reducido y la realización de costosos y prolongados experimentos. Sin embargo, el software CAE permite obtener en un ordenador distribuciones más detalladas de velocidad y presión del viento, lo que resulta altamente práctico para aclarar las causas de los defectos y mejorar el diseño de manera más eficiente.
Principios del Software CAE
El software CAE puede reproducir diversos fenómenos físicos en un ordenador mediante la resolución de ecuaciones en un PC o estación de trabajo. Por ejemplo, las simulaciones de RIKEN sobre las gotas que salpican son el resultado de reproducir el fenómeno de las gotas que salpican.
La simulación comienza con la creación de datos CAD. Tras una fase preparatoria (preprocesamiento), como la partición de elementos y el establecimiento de las condiciones de contorno y las propiedades físicas, se lleva a cabo la simulación (postprocesamiento), en la que se calculan las ecuaciones. Tras la simulación, se visualizan y analizan los resultados.
Algunos programas se especializan en el preprocesamiento, como la partición de elementos, mientras que otros se especializan en la visualización de los resultados tras el postprocesamiento. La mayoría de los programas CAE combinan el preprocesamiento y el postprocesamiento, mientras que los programas CAE en general son programas que calculan ecuaciones, es decir, programas que sólo realizan el postprocesamiento.
El software CAE utiliza una técnica denominada discretización, que consiste en dividir los elementos de manera que las ecuaciones del fluido o la estructura considerados sean fáciles de resolver. En la mayoría de los casos, las ecuaciones que resuelve el software CAE son ecuaciones diferenciales parciales. Las ecuaciones diferenciales parciales no suelen poder resolverse, por lo que los cálculos se realizan por ordenador para encontrar soluciones aproximadas. Tras la discretización, la función básica del software CAE es encontrar soluciones aproximadas por ordenador.
Más Información sobre el Software CAE
1. Discretización del Software CAE
Para discretizar el espacio y las estructuras se utilizan métodos de discretización bien conocidos, como el método de diferencias y el método de los elementos finitos. Para simular fenómenos que varían con el tiempo, se utilizan métodos implícitos y explícitos.
La gran variedad de métodos de software CAE obliga a establecer el método y las condiciones más adecuados para cada simulación, en función del fenómeno que se desee simular.
2. Simulación en Software CAE
El software CAE incluye una amplia variedad de software de simulación. Algunos ejemplos típicos son el software de análisis de termofluidos, el software de análisis estructural y el software de análisis de campos electromagnéticos.
Software de Análisis de Termofluidos
Los programas de análisis de termofluidos permiten analizar fluidos térmicos utilizando un ordenador para resolver ecuaciones que modelan el flujo de fluidos y la transferencia de calor, y expresarlas mediante simulación.
Software de Análisis Estructural
El software de análisis estructural utiliza la simulación para analizar las magnitudes físicas que cambian cuando se aplican cargas al objeto de análisis. El método de los elementos finitos y otros métodos se utilizan a menudo en el software de análisis estructural.
Software de Análisis de Campos Electromagnéticos
El software de análisis de campos electromagnéticos se utiliza para investigar cómo las ondas electromagnéticas y las fuerzas magnéticas afectan a los objetos. Se utiliza en una amplia gama de industrias, como la automovilística, la espacial y la de defensa.