La innovación y la simulación llegan a las granjas

Resulta curioso que las vacas tienden a permanecer de pie con la grupa de cara al viento. Se ha debatido sobre el motivo de este fenómeno. ¿Acaso las vacas podrían elevarse si el aire incidiera sobre ellas desde otra dirección?

El ingeniero español Sergio Antioquia ha hecho un estudio con el software FloEFD sobre la naturaleza aerodinámica de las vacas. Gracias a esta nueva tecnología de simulación digital, que pertenece al producto de software CFD (Mecánica de Fluidos Computacional), es posible estudiar y predecir fenómenos aerodinámicos. En este caso, la vaca es el centro del estudio.

¿Qué es FloEFD?: la simulación como clave para la innovación

La simulación CFD estudia y resuelve cuestiones relacionadas con el flujo de fluidos. Sin embargo, la complejidad de esta disciplina requiere de tecnologías facilitadoras. Para ello, el software FloEFD se aplica al estudio de la mecánica de fluidos para la obtención de resultados más veloces y sencillos sin perder exactitud y fiabilidad.  

El origen de FloEFD se remonta a la década de los 80. No se conocía con este nombre, sino como AeroShaper-3D, y fue una tecnología desarrollada con menor complejidad que otras existentes en esa época. Así, con una base computacional sencilla, el FloEFD actual puede obtener resultados precisos utilizando pocas celdas de malla poliédrica, que es el sistema utilizado por este software.

FloEFD facilita el estudio de los flujos de aire y la distribución de la presión superficial integrada de los objetos situados en dicha corriente, obteniendo el flujo de aire resultante. Este sistema fue aplicado por Sergio Antioquia, ingeniero aeroespacial que trabajó para Mentor Graphics como Customer Support Engineer, para estudiar la aerodinámica de las vacas.

La simulación en los proyectos industriales

La simulación virtual se está convirtiendo en un recurso clave para las industrias. Tecnologías como el gemelo digital o el FloEFD permiten testar proyectos, anulando riesgos previo inicio, a la vez que se aumenta la seguridad, reducción de imprevistos y la optimización de recursos.

El Internet de las cosas –Internet of Things o IoT— nos permite unificar lo físico y lo virtual; permite dotar de inteligencia a todos los datos e información obtenidos y acumulados por las distintas plantas industriales y proyectos. Pero, ¿qué beneficios concretos aporta el uso de la tecnología FloEFD y la simulación digital?

  • Reduce el tiempo de diseño y producción.
  • Aporta una mayor flexibilidad a los procesos.
  • Favorece un aumento significativo de la productividad.
  • Permite realizar estudios manipulando el entorno para obtener resultados y conclusiones que nos ayuden a entenderlo.
  • Ayuda a comprender el funcionamiento y reacciones de los recursos con los que trabajamos.
  • Facilita la optimización de recursos y la eficiencia.

En este sentido, Siemens aplica esta simulación de flujos Simcenter FloEFD con su tecnología Solid Edge. Gracias a la integración del FloEFD en Solid Edge, los ingenieros de diseño son capaces de visualizar de forma virtual un análisis de la dinámica de fluidos computacional (o CFD). Esto permite que los ingenieros de Siemens puedan examinar tendencias y eliminar las opciones de diseño menos eficientes para sus proyectos. Simcenter FloEFD de Solid Edge permite la creación y estudio de flujos de forma fácil, rápida y precisa.

La tecnología FloEFD aplicada al experimento de las vacas

Recordemos la premisa de este experimento: las vacas se orientan de pie con la grupa de cara al viento. ¿Existe la posibilidad de que, por algún milagro de la naturaleza, las vacas se queden de pie contra el viento para no salir volando? Probablemente no. Sin embargo, el experimento de Sergio Antioquia pretendía estimar qué velocidad tendría que alcanzar el flujo de aire para poder elevar a una vaca. El ingeniero parte de la base de que, a cierta velocidad de aire, la fuerza de sustentación podría contrarrestar el peso de la vaca y elevarla.

Utilizando distintas escalas de velocidad del aire –brisa, viendo, vendaval, tormenta y huracán, según la escala de Beaufort—, se aplicó la tecnología FloEFD para calcular la fuerza global de sustentación y arrastre que experimenta la vaca con el viento que incide por delante y por detrás.

Pero entonces, ¿las vacas pueden volar?

El experimento concluye estableciendo que, efectivamente, a cierta velocidad del aire la fuerza de sustentación podría contrarrestar el peso de la vaca. Sin embargo, la velocidad que debería alcanzar ese aire es de unos 1.000 km/h. Nunca se ha registrado una velocidad del aire así a nivel del suelo.

Otra forma de verlo es que, si una vaca corriera a 1.000 km/h, despegaría del suelo. Pero ninguna vaca en este mundo podría correr a tal velocidad, y en caso de que la naturaleza lo permitiera, en cuanto se elevara, dejaría de correr y volvería a caer.

Así que no, no existe una razón aerodinámica para que las vacas miren en dirección contraria al aire que se aproxima. Haría falta que el viento alcanzase muchísima velocidad durante un largo periodo de tiempo y de forma ininterrumpida para que las vacas vuelen. Sin embargo, este experimento demuestra cómo de exacta es la simulación con la tecnología FloEFD y lo valioso que es este método para estudiar otro tipo de proyectos.