Emprendiendo Con Sentido Humano

El Método de Elementos Finitos en Ingeniería

En el diseño mecánico existen algunas variables cuyo análisis se hace imprescindible para poder lanzar un producto al mercado o incluso para poder empezar su construcción.

Me refiero al estudio de esfuerzos y de formaciones que se presentan en una pieza o ensamblaje sujeto a cargas y restricciones.

La obtención de estos resultados nos dará la información necesaria para saber si el material que utilizamos es el adecuado, para validar la seguridad de nuestro diseño o para considerar reducir la cantidad de material y seguir trabajando con un buen factor de seguridad, además de predecir las características del sistema bajo condiciones de servicio.

La ingeniería mecánica, plenamente consolidada en fundamentos físicos y matemáticos, ofrece métodos para resolver estas variables en un análisis estático y dinámico del modelo que es objeto de estudio, sin embargo la resolución de problemas a “lápiz y papel” demandan demasiado tiempo, y posiblemente limitación en exactitud y optimización de resultados.

El método de elemento finito, es una dicretización de una pieza en una cantidad finita de elementos para los cuales se resuelven simultáneamente ecuaciones diferenciales que describen el desplazamiento de los nodos, o puntos de intersección de los elementos.

Dada la imposibilidad técnica para dar solución a una inmensa matriz de ecuaciones diferenciales simultaneas, este método se clasifica como un método numérico, ya que es necesario el empleo de una computadora con excelente capacidad de procesamiento, de tal manera que el análisis de un sistema complejo ameritaría un buen servidor para que las posibilidades de un óptimo análisis con características muy aproximadas a la realidad pueden ser realizadas en tiempo récord.

No obstante, para que los resultados nos proporcionen información de comportamientos reales, es necesario de un muy buen modelo de partida y con características y condiciones de frontera correctamente establecidas.

Las aplicaciones del método son muy amplias, como ejemplo en:

Mecanismos especiales, sistemas mecánicos, procesos de manufactura, transferencia de calor y energía, la aeroespacial, la robótica, biomedicina, cardiología, la mecánica del deporte, etcétera.

Pueden presentar las oportunidades de aplicación según se trate de comprender algún comportamiento.