El Instituto Tecnológico de Saltillo (ITS) desarrolla un proyecto de modelación matemática y aplicación de métodos libres de malla, en el proceso de llenado de moldes en fundición con potencial aplicación en diversos sectores industriales mediante el desarrollo de un software especializado.
El objetivo principal y a largo plazo de esta investigación es el desarrollo de un software que pueda ser utilizado en la industria de la fundición, para ello se busca: el correcto modelado matemático de la física de los diferentes fenómenos de transporte presentes en el proceso de llenado de moldes, estudio de métodos libres de malla y su implementación numérica, la simulación de llenado de moldes en 2D (modelos bidimensionales) y posteriormente pasar a 3D (modelos tridimensionales) y, finalmente, el desarrollo de un software portable que pueda ser utilizado de manera sencilla por ingenieros de diseño dentro de la industria de la fundición.
“Estamos trabajando en modelación matemática y aplicación de métodos libres de malla en el proceso de llenado de moldes en fundición (…) Me interesó aplicarlo en el proceso de llenado porque no hay un software comercial que simule ese tipo de procesos usando esos métodos”, explicó el doctor Edgar Omar Reséndiz Flores, profesor investigador del Departamento de Metal Mecánica y de la División de Estudios de Posgrado e Investigación del ITS y nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).
Respecto a la aplicación industrial, el doctor Reséndiz Flores comentó: “Lo que queremos es desarrollar un software local, hecho en México, que sea capaz de simular este tipo de procesos en el área de la fundición; además este tipo de problemas también se presentan en otros procesos como inyección de plásticos y todo lo que tenga que ver con mecánica de fluidos, ahí también se puede aplicar”.
La metodología utilizada para este desarrollo es el FPM (finite pointset method), desarrollado por el doctor en ciencias Jörg Kuhnert, del Instituto para Matemáticas Industriales ITWM (Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik) situado en Kaiserslautern, Alemania, y, en este caso, se busca su aplicación en el proceso de llenado de moldes en fundición.
Los métodos antiguos y robustos, aunque buenos, manejan una estructura en la geometría que se conoce como malla, la cual es utilizada para resolver modelos matemáticos involucrados y realizar la simulación. Sin embargo, esa malla tiene que cumplir con ciertas propiedades, tanto matemáticas como físicas. Por lo cual, crear simulaciones de problemas muy complejos implica generar remallados o construir mallas más finas conforme se va modificando la física del problema y eso es un proceso muy costoso, computacionalmente hablando, según lo detalla el doctor Reséndiz Flores.
“Para quitarnos el problema de la malla surgen estos métodos (…) que son triangulaciones o cuadriláteros interconectados, se utilizan únicamente los puntos distribuidos dentro del sólido o de la geometría que estés utilizando y ahí no te tienes que preocupar si la geometría se mueve o no, si los puntos se dispersan o no, te preocupas por otros aspectos pero no tanto por la malla. Esto permite que los métodos sean muy flexibles y se pueden aplicar a problemas mucho más complejos”, puntualizó el investigador.
La formación de recursos humanos de alta calidad de nivel posgrado ha sido uno de los logros de este proyecto, hasta el momento ha generado una tesis de maestría en ciencias de los materiales, escrita por el maestro en ciencias Félix Raymundo Saucedo Zendejo; una tesis doctoral actualmente en proceso, realizada por el mismo autor; además de cuatro artículos científicos en revistas indexadas y reconocidas por el Journal Citation Reports, de los cuales uno está en revisión.
El doctor Edgar Omar Reséndiz Flores invita a estudiantes interesados en este proyecto a contactarlo: “Se necesitan estudiantes de formación físico matemática para los posgrados de maestría en ciencias de materiales y el doctorado ciencias en ingeniería del Instituto Tecnológico de Saltillo que les interese el proyecto”.
Fuente: CONACYT.
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