Optimice la Refrigeración de Maquinaria Industrial con Simulación Basada en la Nube

Mientras la simulación ha estado en uso en algunas industrias por mucho tiempo, otros campos, como maquinaria industrial, construcción y agrícola, solo han comenzado a utilizarla. Estas industrias han encontrado, sin embargo, usos importantes para la tecnología, particularmente en el área de refrigeración de motores.

En contraste con automóviles, estas máquinas lentas y estacionarias no tienen aire "gratis" de ram para ayudar con la refrigeración sino que dependen únicamente del rendimiento del paquete de refrigeración incluyendo ventilador(es) e intercambiadores de calor para rechazar el exceso de calor. Así, un sistema de refrigeración efectivo es extremadamente importante para ellas. La refrigeración mantiene eficiencia térmica y evita que las piezas se sobrecalienten y subsiguientes problemas de seguridad y durabilidad. El calentamiento gradual es requerido para evitar choque térmico, y la refrigeración uniforme es crucial para prevenir picos de temperatura que pueden resultar en problemas estructurales.

Diseñar un sistema efectivo para circular refrigerante alrededor del bloque de motor es una tarea compleja que puede simplificarse significativamente con los procesos digitales adecuados. Mantener este refrigerante a baja temperatura, incluso en entornos calientes, es imperativo para mantener el rendimiento y Mantenerlos Funcionando.

Algunos procesos digitales, sin embargo, requieren gran experiencia debido a su complejidad. Esto pone límites serios a quién puede trabajar en diseño de sistema de refrigeración, relegando tareas a los individuos más expertos en simulación, raros dentro de una empresa. En algunas empresas, esos individuos pueden no existir, forzando a la empresa a subcontratar el trabajo de simulación a empresas de servicios de ingeniería o gastar tiempo y dinero valioso en capacitación adicional. Incluso peor, pueden terminar confiando en pruebas físicas perjudicando seriamente el rendimiento de la máquina mientras aumentan costo de desarrollo. Incluso con esa capacitación, usuarios inexpertos pueden cometer errores. Esto puede llevar a retrasos en el lanzamiento de la maquinaria, sobrecostos en presupuestos de desarrollo de producto, y pérdida de cuota de mercado.

SIMULIA, sin embargo, ha desarrollado una solución impulsada por la nube que es fácilmente usada por diseñadores, analistas de simulación y expertos. El proceso automatizado de refrigeración de motor, que utiliza PowerFLOW y está alojado en SIMULIA Cloud, es totalmente automatizado y no requiere conocimiento previo de simulación. Un usuario simplemente necesita ingresar datos básicos sobre la condición de operación deseada de la maquinaria, y el proceso automatizado hace el resto del trabajo, simulando cómo funcionará el sistema de refrigeración en condición instalada.

"Conocemos exactamente los puntos de dolor de nuestros clientes cuando recurren a tecnologías de simulación para asistir con sistemas de refrigeración de motor," dijo Tristan Donley, Industry Process Consult Senior Manager de SIMULIA. "Hemos escuchado su retroalimentación y por eso SIMULIA desarrolló una solución automatizada para el mercado."

Según Satheesh Kandasamy, Industry Process Expert Director de SIMULIA, "La idea de desarrollar un proceso automatizado originó de nuestra experiencia con fabricantes de equipos alrededor del globo, donde un ingeniero involucrado con pruebas, diseñando un equipo que también necesita correr simulaciones para obtener insight sobre razones de cambio en rendimiento debido a cambios de diseño. A diferencia de industria T&M, industria IE no siempre tiene una división CAE dedicada que pueda soportar análisis. Esto significa que los ingenieros que trabajan en diseño y pruebas del equipo tienen que hacer el análisis también. Desafortunadamente, debido a la exigente tarea de diseñar un equipo, no hay tiempo para que el ingeniero aprenda un flujo de trabajo CAE que involucre múltiples módulos que varían bastante. Para empoderar a nuestros clientes a diseñar y desarrollar equipos de clase mundial en los que sobresalen, tomamos una decisión estratégica de desarrollar este proceso automatizado de extremo a extremo para entregar los resultados que nuestros clientes buscaban para diseñar equipos de clase mundial."

Como el proceso automatizado de SIMULIA puede ser usado por cualquiera, sin importar nivel de experiencia, permite a múltiples miembros del equipo colaborar, compartiendo información y diseñando más eficientemente. Múltiples corridas de diseño pueden enviarse fácilmente, mejores prácticas están integradas en el proceso automatizado reduciendo posibles errores, mientras balancea mejor costo de simulaciones y permitiendo un diseño óptimo.

"El entorno en la nube ha llevado a una colaboración mucho más rápida/natural entre sitios y países. La capacidad de ver/procesar resultados simultáneamente entre sitios y grupos de ingeniería con cero transferencias de archivos y sin software que instalar ha llevado a mejor comunicación de resultados e ideas," dijo Jamison Huber, Sr. Simulation Engineer del NA Acceleration Center en Doosan Bobcat (Bismarck, ND), SIMULIA Champion 2020.

SIMULIA ofrece una solución única e integrada de refrigeración de motor para la industria de maquinaria industrial, construcción y agrícola aprovechando la malla rotatoria real para modelado de ventilador de refrigeración y el solucionador Lattice-Boltzmann totalmente transitorio y de alta precisión de PowerFLOW.

"Este nuevo proceso automatizado, que conecta todos los puntos en el proceso de simulación CFD a través de técnicas de automatización incluyendo visión por computadora, ha abierto una nueva era para el mercado de simulación de refrigeración de motor," dijo Kandasamy.

Para entender la diferencia que el nuevo proceso automatizado hace, se debe entender el proceso de simulación sin él. El analista necesitaría conocimiento de mecánica de fluidos, transferencia de calor, modelado de ventilador y diseño de intercambiador de calor. También tendría que saber cómo preparar la malla de superficie del modelo CAD, lo que podría consumir varios días o más, y el analista tendría que saber cómo preparar la malla de volumen. Una vez preparado el modelo, el siguiente paso sería ingresar todos los parámetros de simulación en el software basado en GUI, lo que asume que el analista ya tiene entendimiento íntimo del software. Desafortunadamente, este es un proceso muy propenso a errores donde los errores humanos son frecuentes. Después que la simulación ha corrido, el analista luego procesa manualmente los resultados, asumiendo que sabe qué es necesario para un buen control de calidad de resultados y cómo obtener la información necesaria de la simulación. El proceso manual puede tomar varios días y también desperdicia recursos si se requieren re-ejecuciones debido a errores en la configuración de la simulación.

El nuevo proceso automatizado integra todos estos procesos de simulación juntos preparando automáticamente la malla de superficie del modelo CAD, preparando la malla de volumen, simplificando parámetros de entrada de simulación, enviando la simulación a correr, y auto-generando resultados de simulación estándar. Cada paso incorpora mejores prácticas estándar desarrolladas sobre miles de simulaciones para proveer el resultado de simulación más preciso. El ahorro total de tiempo de trabajo es hasta 80%.

"Como ingeniero que opera en un mundo competitivo, el proceso automatizado me da la chance de simular tests muy complejos y costosos, reduciendo así el número de pruebas físicas. El proceso siempre está siendo mejorado por el equipo SIMULIA, automatizando el proceso de malla, configurando el análisis, y leyendo resultados, con solo algo de intervención de mi parte puedo ver algunos resultados mucho más rápido," dijo Sergiu Ciuparu, Ingeniero de Diseño del Departamento de Ingeniería de Tren de Potencia en Doosan Portable Power (Statesville, NC).

El proceso automatizado de simulación de refrigeración de motor está situado en SIMULIA Cloud, lo que lo hace aún más fácil para que individuos trabajen juntos a través de departamentos y ubicaciones separadas; todos los archivos se mantienen en un entorno seguro y accesible en cualquier momento por cualquiera asignado al proyecto. Con su facilidad de uso y acceso, el nuevo proceso automatizado de SIMULIA hace un proceso complicado extremadamente simple.