EJEMPLOS DE APLICACIONES DE LOS MÉTODOS NUMÉRICOS EN LA INGENIERÍA CIVIL INTRODUCCION Desde tiempos ancestrales el papel del ingeniero ha sido sido bási básica came ment nte e el mism mismo, o, trat tratar ar de cono conoce cerr e interpretar interpretar los mecanismos mecanismos de la naturaleza para así poder modifcarla al servicio del hombre. Para ello ha utilizado sus conocimientos, intuición, exper xperie ienc ncia ia y los los medi medios os natu natura rale les s a los los que que en cada momento ha tenido disponibles. on el gran poder de cómputo que se tiene en estos días, el ingeniero dispone de grandes venta!as para poder llevar a cabo su misión y abordar cada día retos más ambi ambici cios osos os en la solu soluci ción ón de nuev nuevos os prob proble lema mas, s, cuyos aspectos políticos, económicos, científcos o tecnológicos pueden tener un mayor impacto en la me!ora de la calidad de vida del hombre. "ncontramos así aplicaciones de los m#todos num num#ric #ricos os en los los ámbito bitos s más div divers ersos des desde sectores tecnológicos tan clásicos como la ingeniería estructural o la aerodinámica de aviones, hasta aplicaciones más sofsticadas como ingeniería de alimentos, ingeniería m#dica, dise$o de %ármacos, biología, etc.. "n la actualidad, gracias a la gran evolución que han tenido los m#todos num#ricos y su implementación en potentes computadoras, es posible, por e!emplo, modelar el choque de un vehículo o hacer el análisis aerodin aerodinámic ámico o estructura estructurall de un avión, avión, resolvie resolviendo ndo en cada caso sistemas algebraicos de ecuaciones con varios cientos de miles &a veces de millones' millones' de
incógnitas. (e presentan a continuación algunas aplicaciones de los m#todos num#ricos a diversos problemas de ingeníera.
MECÁNICA
DE
FLUIDOS:
)na rama muy importante de la ingeniería, es el estudio de la mecánica de *uidos, en donde las ecuaciones que gobiernan el %enómeno %ísico tienen ciertas peculiaridades que las hacen di%íciles de abordar desde el punto de vista num#rico. +quí se presentan problemas de bloqueo num#rico de la solución y deben seguirse ciertas alternativas para hacer abordable el problema. )n tipo de problemas que es interesantes resolver es por e!emplo determinar las presiones que provoca el viento sobre una estructura determinada. "xisten tambi#n problemas acoplados *uido estructura, en donde el resultado de uno in*uye en los resultados que se esperan del otro. )n e!emplo muy típico de este tipo de problemas acoplados es el modelado de la vela de un barco &ver -igura /'. "n este tipo de problemas, cuando el viento sopla sobre la vela, la de%orma geom#tricamente hablando y modifca las presiones que el viento provoca sobre la vela. De esta %orma la geometría de la vela se ve alterada, y los es%uerzos que act0an sobre la vela, pueden a su vez de%ormar a0n más la geometría. (i no se realiza una simulación realista en este tipo de %enómenos, los resultados num#ricos no representaran el %enómeno %ísico real. 1tro tipo de interacción puede darse entre una estructura y el viento que la de%orma, pues cuando esto sucede, se
modifca la geometría de la estructura y a su vez cambia la distribución de presiones que el viento provoca sobre la estructura. "l modelado de este tipo de %enómenos es muy importante en estructuras ligeras, con gran capacidad de de%ormación, las cuales pueden ser utilizadas en %erias, y que un da$o de las mismas puede producir lesiones en un gran n0mero de personas. )n e!emplo de este tipo de simulaciones puede verse en la -igura 2.
CONCLUSIONES omo ha podido constatarse, los m#todos num#ricos y su aplicación computacional, permite resolver diversos problemas %ísicos en %orma efciente. 3a cantidad de problemas que se abordan aumenta día a día y la calidad de los resultados se a!usta más a la realidad. 3a con!unción de las matemáticas y los m#todos num#ricos ha permitido abordar problemas de mucho intereses tanto para la comunidad científca, como para que la sociedad se vea benefciada de la aplicación de simulaciones num#ricas.
