Simulación en la metalurgia

Simulation in der Metallurgie

Esta publicación esboza los fundamentos de la simulación y el camino desde el problema real hasta el modelo. El uso de la simulación en metalurgia se muestra con algunos casos prácticos. Se explican la simulación de procesos, los estudios de parámetros y las simulaciones de las propiedades de los productos. El desarrollo de nuevos procesos mediante simulación.

INTRODUCCIÓN

Con el tiempo, se han desarrollado modelos de simulación para una gran variedad de problemas técnicos. Abarcan desde procesos a diagramas de estado e incluyen modelos de flujo de materiales y calor, modelos dinámicos de máquinas y muchos otros. A continuación se exponen siete aplicaciones de la simulación a modo de ejemplo para ilustrar su uso en metalurgia.

FUNDAMENTOS DE LA SIMULACIÓN

El término simulación procede del latín "simulare", que significa simular. En ingeniería, sin embargo, la simulación se utiliza como término colectivo para designar la representación o reproducción de procesos físicos o técnicos mediante modelos matemáticos y físicos. Si se comparan los experimentos sobre el original con la simulación del proceso correspondiente, esta última suele ser más barata y menos peligrosa que el experimento. Combinada con la moderna tecnología informática, la simulación se ha convertido en una poderosa herramienta que cada vez cobra más importancia para describir y desarrollar procesos.

DEL PROBLEMA AL MODELO

Hay que aplicar las herramientas de la física a un problema técnico existente para poder formularlo después matemáticamente, es decir, modelizarlo. El modelo sólo debe representar la realidad con la precisión necesaria para que sea lo más sencillo posible. Por ejemplo, una relación funcional puede linerarizarse en determinadas circunstancias, pero no invertirse. Posteriormente, el modelo se traducirá a lenguas compatibles con el ordenador. Deben dominarse o evitarse problemas numéricos como la división por números extremadamente pequeños o la falta de convergencia de las iteraciones o similares. Es indispensable realizar pruebas de simulación computacional y cotejar los resultados con la realidad o los experimentos físicos. Especial Durante la modelización, hay que prestar especial atención a las condiciones iniciales y de contorno, ya que influyen decisivamente en el tamaño del modelo y en su fidelidad a la realidad. Si los resultados del modelo no se corresponden con la realidad o con expectativas realistas, hay que comprobar el modelo y, si es necesario, modificarlo, lo que puede hacerlo más extenso y complicado.

La Fig. 1 muestra un esquema desde el problema hasta la interpretación del resultado de la simulación según [1]. En la Fig. 1 y en el texto siguiente, MEF significa método de los elementos finitos.