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Modelo Matemático
Descripción
Modelo D5.4 - Análisis de Flujos Térmicos
Una vez estructurada la red semántica, se busca asociar cada objeto a una variable que permita su formulación matemática. Las relaciones entre variables —expresadas en la red semántica como vectores y asociaciones entre objetos— se traducen en ecuaciones que describen el comportamiento. Estas ecuaciones se buscan, en la mayor medida posible, basadas en primeros principios, y no en algoritmos ajustados numéricamente solo para reproducir comportamientos medidos. El resultado es la red lógica del modelo: el conjunto de variables, con sus unidades y rangos, y las ecuaciones que las relacionan.
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Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Cierre del balance térmico
Descompone el balance energético del insecto en convección, radiación y evaporación y compara esos términos con el calor metabólico medido. La magnitud de cada flujo determina qué mecanismo domina bajo una condición ambiental. El residuo de cierre cuantifica la consistencia entre métodos y mejora al reducirse las incertidumbres instrumentales.
Grupo 2: Grupo 2: Convección y flujo de aire
La anemometría caracteriza la velocidad del aire alrededor del cuerpo. El número de Reynolds alimenta el número de Nusselt mediante una aproximación de Ranz–Marshall para un cuerpo redondeado equivalente. Nusselt determina el coeficiente convectivo y éste el flujo de calor convectivo; al aumentar Reynolds aumenta el coeficiente convectivo.
Grupo 3: Grupo 3: Intercambio radiativo
La termografía aporta la temperatura superficial y el ambiente aporta la temperatura radiante efectiva. El intercambio radiativo crece fuertemente con la diferencia de las cuartas potencias de las temperaturas absolutas. Una temperatura radiante alta, como bajo sol directo, puede hacer que la radiación domine el balance.
Grupo 4: Grupo 4: Evaporación y secreciones
La pérdida evaporativa depende de la tasa de agua o secreción evaporada y del calor latente. El storyboard restringe su importancia a especies con secreciones relevantes o condiciones de calor extremo. La forma fisiológica de la tasa de evaporación no está especificada y se conserva como entrada medida o calibrada.
Grupo 5: Grupo 5: Destello láser y difusividad de cutícula
Un pulso térmico en la cara frontal de una muestra de cutícula produce una respuesta térmica en la cara trasera. El tiempo de semirrespuesta es inversamente proporcional a la difusividad térmica para espesor fijo. La constante geométrica exacta del método no está especificada en el storyboard y se mantiene como factor de calibración.
Grupo 6: Grupo 6: Instrumentación integrada
Termografía, anemometría y calorimetría de flujo aportan observables complementarios para cerrar el balance. La precisión de cada instrumento se propaga al residuo de cierre. Esta rama distingue observables medidos de magnitudes derivadas para evitar circularidad.
Grupo 7: Grupo 7: Dominancia y calidad del cierre
Compara las magnitudes convectiva, radiativa y evaporativa y asigna el mecanismo dominante. También expresa el error relativo de cierre respecto del calor metabólico medido. El resultado final permite comparar condiciones ventiladas, radiativamente calientes y de evaporación significativa sin imponer a priori cuál domina.
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