La simulación matemática permite prever comportamientos de sistemas reales, como los procesos industriales, sin los riesgos y los costos que la experimentación implica, informó Gustavo Rodríguez Gómez, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), durante su participación en el Primer Encuentro Nacional de Matemáticas Aplicadas a las Ciencias de la Computación y la Electrónica que realiza la BUAP.
Rodríguez Gómez señaló que la simulación basada en modelos matemáticos es una amplia colección de métodos y aplicaciones que imitan el comportamiento real de determinados sistemas por medio de una computadora y el software (conjunto de programas) apropiado.
El académico señaló que la simulación permite diseñar modificar, mejorar y analizar los procesos de determinados sistemas sin exponer al entorno, a los riesgos y costos de la experimentación. Evidenció lo anterior al explicar la forma con la que la simulación matemática permitió la disminución del número de accidentes que ocasionaron los reguladores centrífugos de Watt durante mucho tiempo.
Estos mecanismos reguladores sirven para determinar la velocidad de los motores a vapor a través del control de una válvula con la siguiente lógica: a mayor cantidad de vapor liberado mayor será la velocidad del motor. Están compuestos básicamente por un par de esferas de metal conectadas a un eje giratorio del motor.
Durante la Segunda Revolución Industrial se presentaron muchos accidentes con este tipo de reguladores. Para entender la razón de estos incidentes, la experimentación no era una opción pues implicaba gastos económicos excesivos y un riesgo inminente; con la experimentación se replicarían las explosiones y los daños que estas fallas generan.
Rodríguez Gómez informó que los orígenes de las fallas del regulador de Watt, que paradójicamente aumentaron con el progreso técnico de la mitad del siglo XIX, se resolvieron con la simulación del sistema diseñada con base en predicciones teórico-matemáticas y no con las deducciones empíricas que los ingenieros habían formulado anteriormente.
“Incrementar artificialmente el coeficiente de fricción y la irregularidad del proceso y, por otra parte, evitar el aumento de la masa de las esferas y la disminución del llamado movimiento de inercia del volante”, dijo el académico, fueron algunas de esas predicciones. Con la simulación matemática fueron validadas y que la aplicación de las suposiciones de los técnicos e ingenieros era precisamente lo que desencadenaba a los accidentes.
Para resolver este y otros problemas de ciencia y tecnología a través de la simulación, se debe iniciar con la formulación de un modelo matemático que pueda ser reducido a una forma apropiada para la simulación numérica; debe cumplir también con factores de control y estabilidad. Una vez listo el modelo, este debe implementarse en una computadora con el software correcto para hacer una explotación adecuada y así poder ver los resultados de esa aplicación.
Durante las conclusiones de su conferencia “Simulación y Visualización Interactiva del Regulador de Watt”, Rodríguez Gómez señaló que este tipo de procesos se logran con la implementación efectiva de algoritmos y con el manejo adecuado de las estructuras de datos, “cosa posible gracias al uso de la teoría matemática en la ingeniería, las ciencias de la computación y en la ingeniería del software”, puntualizó.
