Tipos de simulação

Quem trabalha diariamente com o computador tem o hábito de associar automaticamente simulação àquelas imagens coloridas de peças se deformando ou às linhas de fluxo escoando sobre uma superfície. Não é de se censurar, nos últimos anos os avanços tecnológicos tem expondo mais e mais esse tipo de tecnologia, e a presença maciça de computadores no processo de desenvolvimento de produtos só tem contribuído para tornar sua aplicação ainda mais comum.

Porém se engana quem acredita que a única forma de simular um sistema ou componente seja através de computadores. Na verdade, a teoria aponta que há quatro formas distintas de simulação:

Simulação Icônica é aquele que estudo o sistema físico real através de uma aproximação geométrica, como um protótipo em escala real ou, como é mais comum, em escala reduzida. Normalmente testado em condições controladas, de forma que seus resultados possam ser usados para avaliações tanto quantitativas quanto qualitativas. Em bom exemplo deste modelo são as geometrias usadas em túneis de vento para verificar o seu arraste aerodinâmico.

Simulação Analógica é quando se pode tirar conclusões sobre algo desconhecido ou muito complexo através de sua comparação com algo mais simples ou mais tangível. Este método é bastante utilizado em sistemas eletro-eletrônicos, onde grandezas de difícil visualização espacial como uma resistência elétrica podem ser ilustradas como uma mola mecânica.

Simulação Matemática é aquela que usa conhecimentos básicos de matemática e física para modelar fenômenos e prever resultados. Esse método é o que o engenheiro normalmente usa naturalmente, eventualmente sem perceber, quando dimensiona um motor que movimentará uma esteira, um pistão que empurrará uma peça em uma linha de montagem ou uma bomba hidráulica para succionar água de um poço artesiano.

Simulação Computacional é a que conhecemos como sistemas CAE (Computer Aided Engineering). Sua característica maior é permitir a análise de componentes que não existem ainda fisicamente, usando como base para cálculo uma representação matemática de uma geometria CAD (Computer Aided Design) chamada de malha. Este tipo de simulação permite um grande nível de detalhe e uma grande acuracidade nos resultados, sendo usado em quase todas as grandes empresas como um instrumento para o dimensionamento e validação de projetos ainda antes de sua manufatura.

Por trás de todos estes métodos de simulação há o desejo de conhecer o produto antes de se tê-lo. O ideal durante o desenvolvimento de um produto  é que se tenha o maior número de informações possíveis, com a maior acuracidade e no menor tempo. Portanto, apesar de parecerem métodos totalmente separados e concorrentes é comum que todos seja aplicados simultaneamente e/ou uns sobre os outros. Exemplificando:

Imaginando-se que o produto a ser desenvolvido é uma válvula hidráulica  para uma aplicação específica, pode-se usar uma simulação matemática para obter a pressão interna da válvula durante a aplicação, uma simulação computacional para verificar as tensões na válvula devido a esta pressão e ainda uma simulação icônica para medir a perda de carga causada por ela em uma linha. A mesma válvula poderia ser desenvolvida totalmente por simulação computacional, ou por simulação icônica porém com mudança na qualidade e no tempo final para obtenção dos resultados. O melhor método para se simular varia por empresa, recursos financeiros, disponibilidade de ferramentas e qualidade requerida nos resultados.

Apesar de haver uma convergência ($ olha o jabá $) para as simulações computacionais, eu particularmente acredito que sempre haverá espaço para as outras, principalmente porque os custos que envolvem os programas de simulação ainda são bastante elevados e não é possível dissolve-los em todos os mercados, ou aparecem demandas tão específicas e ocasionais que não justificam a aquisição de uma licença exclusivamente para isso. Além disso, é natural que um engenheiro que realize boas simulações computacionais desenvolva também capacidade de trabalhar bem com todas as outras formas de simulação.

E você? Achas que as simulações computacionais vão dominar todo o mercado? Haverá espaço para o engenheiro que saiba somente operar um programa CAE? E para o engenheiros que domina as outras formas de simulação porém não tem habilidade com computador?

Mais em:
Simulações Estatísticas

Fonte:
Introdução à Engenharia
Walter Antonio Bazzo
Luiz Teixeira do Vale Pereira
Editora da UFSC