Control de caudal en sistemas
El flujo de aire sobre el ala de un avión, el petróleo fluyendo en largos oleoductos y la circulación sanguínea por las arterias son fenómenos todos ellos regidos por las leyes físicas de la fluidodinámica. Los recientes avances tecnológicos en los campos de los sensores y el software han hecho más ventajosa y económicamente viable la operación de los sistemas de control de fluidos. Sin embargo, los métodos numéricos habitualmente utilizados son extremadamente complicados y no lineales. Se necesita recurrir a aproximaciones simplificadas para que el análisis y el diseño de los sistemas de control de fluidos estén al alcance de la mayoría de investigadores. Estos condicionantes han motivado el proyecto «Flow control: Reduced order modelling, nonlinear analysis and control design» (FLOCON), financiado por la UE. El equipo científico se ha centrado en primer lugar en generar modelos simplificados (de orden reducido) para sentar las bases de un análisis y diseño de sistemas de control de caudal. El enfoque se ha dirigido a los modelos lineales, más fáciles de utilizar, pero sin perder de vista su ampliación a los modelos simples no lineales. Las velocidades instantáneas dentro de ciertos intervalos de tiempo («fotos rápidas») se han adquirido bien experimentalmente mediante velocimetría por imágenes de partículas, bien teóricamente mediante dinámica de fluidos computacional (DFC). El equipo del proyecto ha utilizado técnicas ya establecidas para elaborar modelos de orden reducido a partir de los datos. Estos modelos han demostrado representar fielmente los fenómenos fluidodinámicos observados. En la segunda mitad del proyecto, el equipo científico ha aplicado la metodología de modelización al diseño de un sistema de control de caudal. El caso ensayado ha sido la posibilidad de controlar la rotación local (vorticidad) de un fluido detrás de un sistema cilíndrico circular sumergido. A continuación de realizar una campaña experimental de recogida de puntos de entrada por encima del cilindro y en su interior, los investigadores han estimado un modelo dinámico no lineal y han diseñado un controlador. Comprobándolo numéricamente con MATLAB y con simulaciones de DFC, han demostrado una disminución significativa de la vorticidad mediante el controlador. El control del caudal es importante para reducir las no linealidades y las turbulencias en multitud de aplicaciones industriales y comerciales. Con el proyecto FLOCON se han proporcionado herramientas importantes para ayudar a los diseñadores a desarrollar sistemas de control eficaces que puedan influir en los sectores espacial, del transporte, energético y de seguridad dentro de la UE.
