Para comenzar debemos saber que la dinámica de fluidos en el mundo de la física es considerada una subdisciplina de la mecánica de fluidos, que nos permite medir la interacción del flujo de fluidos en el entorno.
En efecto, la dinámica de fluidos es parte importante en el comportamiento de todos los ecosistemas que existen en la tierra; desde el flujo de corrientes de aire, hasta el comportamiento de las corrientes de agua pertenecen al campo investigativo de la mecánica de fluidos
A causa de los estudios en dichos campos, los humanos hemos aprendido a dominar los elementos para nuestra conveniencia, puesto que las aplicaciones de las dinámicas de fluidos nos han servido para generar cálculos de fuerzas, para la aerodinámica y determinar diámetros exactos, para la hidrodinámica.
Además, la dinámica de fluidos ha sido vital en el perfeccionamiento de una gran parte de los procesos industriales, dado que dicho campo de estudio permite hacer análisis en profundidad de procesos vitales como la transferencia de calor, extracciones de aire, refrigeración de equipos, entre otros.
Igualmente, uno de los campos más importante que se aplica la dinámica de fluidos es en los reactores nucleares, en los que dichos cálculos son vitales para una correcta eliminación de calor del núcleo, mediante refrigerantes de fluidos líquidos o gaseosos.
En cambio, cuando hablamos de dinámica de fluidos computacional o CFD, nos referimos al campo investigativo de simulación numérica para la predicción del flujo de diferentes fluidos y acciones consecuentes como las reacciones químicas, de combustión, transferencia de calor, entre otros.
Considerando que las dinámicas de fluidos computacionales o CFD, nace a partir de dos disciplinas complementarias; como los son la mecánica de fluidos y el cálculo numérico, las ecuaciones que se utilizan para predecir el comportamiento de fluidos pueden ser resueltas por medio de diferentes métodos numéricos.
Por ejemplo, una de las ecuaciones utilizadas en la dinámica de fluidos computacional (CFD) es la de transporte de variables de interés, la cual podemos ver representada en la siguiente imagen.
Dicho de otra manera, todas las soluciones analíticas que los softwares de dinámica de fluidos computacionales deben resolver se componen de los cuatro términos vistos en la gráfica anterior, tiempo, advección, difusión y fuente. Esto forma la base para hallar soluciones predictivas al comportamiento de flujos.
Por consiguiente; la capacidad analítica de la dinámica de fluidos computacionales (CFD) es aplicable a los procesos investigativos en diferentes tipos de proyectos, que van desde análisis de riesgos en procesos industriales; hasta soporte investigativo en la fabricación de maquinarias como aviones, automóviles, equipamiento de minería, entre otros.
Indiscutiblemente la mecánica de fluidos es determinante en la validación de las fases conceptuales de algunos proyectos, puesto que permite simular la viabilidad para obtener la mejor alternativa, al poder predecir el comportamiento en los diversos escenarios.
Como muestra de las principales aplicaciones que tiene la dinámica de fluido computacional podemos encontrar:
A causa de la gran capacidad predictiva de la dinámica de fluidos computacionales (CFD); podemos encontrar diferentes aplicaciones en procesos industriales los cuales pasaremos a detallar a continuación.
En primer lugar, tenemos el caso de maquinarias rotativas, en la cual la dinámica de fluidos computacionales (CFD), permite diseñar y comprobar soluciones de bombeado en caudal, con las alturas óptimas para el funcionamiento. De esta manera se pueden extraer las velocidades y presiones del fluido con el fin de determinar las fuerzas transmitidas.
Por otro lado, en procesos con alta carga de contaminantes como lo son minería o fábricas, la dinámica de fluidos computacionales (CFD) permite evaluar una correcta evacuación de material particulado de los entornos laborales, sin causar daños en los ambientes que los rodean, puesto que nos permite diseñar o mejorar los sistemas de extracción.
En tercer lugar, tenemos la predicción de comportamiento de los sistemas de refrigeración, que gracias a la dinámica de fluidos computacionales (CFD) podemos elaborar simulaciones que nos ayudarán a evaluar los diferentes escenarios en que los artefactos electrónicos sufran de recalentamiento, de esta manera encontrar la mejor solución para controlar la temperatura.
Para finalizar, tenemos uno de los factores más recurrentes en los procesos industriales, desde una torre de enfriamiento, hasta sistemas específicos para extraer el calor; la dinámica de fluidos computacionales (CFD) permite la elaboración de simulaciones predictivas en el comportamiento de aletas disipadoras u otros componentes que ayuden en la transferencia de calor; de esta manera se pueden diseñar nuevas piezas o mejorar las existentes.
Si bien existen otras aplicaciones de la dinámica de fluidos computacional en las industrias, estas son las cuatro más requeridas por los diferentes procesos en las líneas productivas.
Podemos concluir que la dinámica de fluidos desde sus inicios ha ayudado dimensionar la capacidad que tienen estos en el desarrollo de la producción humana; sus capacidades predictivas del comportamiento en diferentes entornos nos han dado las herramientas necesarias para tomar el control de situaciones en las que se nos dificultaba una correcta aplicación de los procesos.
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