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Estructuras
Estructuras | Análisis Estructural & Soluciones de Simulación
Soluciones de Ansys
ANSYS ofrece soluciones de software de análisis estructural que permiten a los ingenieros de todos los niveles resolver problemas complejos de ingeniería estructural de manera más rápida y eficiente. Con nuestro conjunto de herramientas, los ingenieros pueden realizar análisis de elementos finitos (FEA), personalizar y automatizar soluciones para desafíos de mecánica estructural y analizar múltiples escenarios de diseño.
Al utilizar nuestro software al principio del ciclo de diseño, las empresas pueden ahorrar costos, reducir el número de ciclos de diseño y llevar los productos al mercado más rápidamente.
Con nuestra familia completa de herramientas de análisis estructural, los ingenieros pueden simular impactos, caídas, vibraciones, choques y penetraciones, seguridad de los ocupantes, transferencia de calor, fatiga de soldadura, cargas repetitivas y mucho más.
Con una gama de aplicaciones e integración de los productos, el análisis estructural de ANSYS lo ayuda a resolver los desafíos más complejos de sus productos.
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Aplicaciones
Simulación y optimización de maquinaria rotativa | Ansys
Simulación y optimización de maquinaria rotativa | Ansys
Simulación de maquinaria rotativa te ayuda a mejorar tus diseños de ventiladores, bombas y compresores, aumentando la eficiencia, seguridad y durabilidad
Productos
Ansys Mechanical | Elemento Finito (FEA) para ingeniería estructural
Ansys Mechanical | Elemento Finito (FEA) para ingeniería estructural
Resuelve problemas complejos de ingeniería estructural con el software de análisis estructural (FEA) de ANSYS para análisis implícitos y explícitos
Productos
Ansys Autodyn | Software de análisis de dinámica no lineal
Ansys Autodyn | Software de análisis de dinámica no lineal
Simula la respuesta de los materiales a eventos que van desde cargas mecánicas severas de corta duración, altas presiones e incluso explosiones.
Productos
Ansys Granta | Datos de materiales de Granta para simulación
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Ansys Granta brinda acceso instantáneo y seleccionable a los datos de propiedades de los materiales que necesita con el software Ansys
Productos
Ansys nCode | Predicción de fatiga basada en estrés y deformación
Ansys nCode | Predicción de fatiga basada en estrés y deformación
ANSYS nCode DesignLife, le brinda un proceso integral de diagnóstico de fatiga para predecir la vida útil operativa de su producto.
Aplicaciones
Análisis, diseño y verificación de motores eléctricos | Ansys
Análisis, diseño y verificación de motores eléctricos | Ansys
Ansys ofrece un flujo de trabajo completo que progresa desde el diseño conceptual hasta análisis electromagnéticos, térmicos y mecánicos detallados del motor.
Productos
Ansys LS DYNA | Software de simulación de impactos
Ansys LS DYNA | Software de simulación de impactos
Ansys LS-DYNA, es un solucionador de dinámica explícito para simular la respuesta de deformación de materiales de las estructuras a períodos de carga severa
Productos
Ansys Motion | Software de simulación de dinámica multicuerpo
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Ansys Motion es una solución de ingeniería de tercera generación basada en un solucionador de dinámica multicuerpo avanzado.
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Soluciones de Análisis de Confiabilidad Electrónica | Ansys
Soluciones de Análisis de Confiabilidad Electrónica | Ansys
Las herramientas de confiabilidad electrónica integrada de Ansys te ayudan a resolver los desafíos de confiabilidad térmica, eléctrica y mecánica.
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[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Desde la industria automotriz hasta la aviación y las aplicaciones industriales, los motores eléctricos están en el centro de atención hoy en día. Pero todavía existen desafíos para una adopción generalizada, incluidos los niveles de potencia y la confiabilidad. Optiphase Drive Systems está utilizando el software Ansys para lanzar un innovador diseño de motor de cinco fases que podría impulsar un cambio revolucionario. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Cuando se trata de ingeniería de motores de vehículos eléctricos (EV), un diseño trifásico es el estándar de la industria para transformar energía eléctrica en energía mecánica. Inventados por M. Dolivo-Dobrovolski en 1889 para AEG, Alemania, los motores trifásicos se basan en tres corrientes alternas de la misma frecuencia para generar las interacciones electromagnéticas capaces de impulsar un vehículo.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los motores trifásicos son muy adecuados como motores de tracción para unidades de propulsión de vehículos eléctricos. Sus niveles de potencia de salida pueden llegar a 400 kW con una velocidad de rotación del motor de hasta 25.000 rpm, soportando velocidades del eje del vehículo de hasta 1.200 rpm.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Si bien el rendimiento de los motores trifásicos es impresionante, también tienen limitaciones. Por ejemplo, carecen del par y la potencia necesarios para aplicaciones de vehículos eléctricos de próxima generación, como la maquinaria aeroespacial y pesada. También tienen una tolerancia limitada a fallos; si falla sólo una de las tres fases, el motor pierde par y se detiene. Y, por último, la solución más común para los motores de tracción de vehículos eléctricos utiliza imanes permanentes de alta energía que contienen metales de tierras raras, lo que supone un problema de sostenibilidad.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Daniel Vicario y Siavash Sadeghi fundaron Optiphase Drive Systems (ODS) para abordar estas limitaciones y ampliar el uso de vehículos eléctricos más allá de los vehículos livianos. La startup con sede en Texas está aprovechando el software Ansys para lanzar un diseño de motor EV de cinco fases que podría cambiar la industria y está atrayendo la atención tanto de inversores como de agencias gubernamentales. El programa Ansys Startup apoya sus esfuerzos para hacer que los motores de vehículos eléctricos sean más potentes, más confiables y más sostenibles.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1544" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Sintonice el episodio cinco de "Driven by Simulation" y vea cómo Polaris y Potential Motors utilizan el software Ansys para repensar el diseño de vehículos recreativos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Para algunos ciclistas, donde termina el pavimento, comienza la aventura. El uso todoterreno a menudo amplía las capacidades del vehículo en direcciones nuevas e inexploradas. Simplemente súbete, luego fija tu mirada en cualquier horizonte y avanza: arriba y sobre surcos, rocas, desniveles, baches y caminos nivelados, o vadeando arroyos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Hoy en día, el entusiasmo por el deporte está creciendo, a medida que los adictos a la adrenalina en la carretera cambian de marcha para salirse de los caminos trillados. En 2020, el mercado de vehículos todoterreno (ORV) acumuló más de 12.300 millones de dólares en todo el mundo . El turismo de aventura también está atrayendo a una base de fanáticos más adinerados del deporte, específicamente el turismo por tierra (exploración del interior del país en vehículos todoterreno bien equipados), que se encuentra en una trayectoria de crecimiento que comenzó con $586 mil millones de dólares en 2019 y aumentará a $1,63 mil millones de dólares en 2026[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Durante el quinto episodio de nuestra serie documental en línea "Impulsado por la simulación", visitamos al líder mundial en deportes de motor Polaris y a la nueva empresa de tecnología automotriz Potential Motors para ver cómo se están abriendo de par en par en el rendimiento de los ORV con un poco de ayuda de Ansys.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1531" img_size="full" alignment="center"][rs_space lg_device="15" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Con la aparición de los vehículos eléctricos (EV), el análisis de ruido y vibraciones del motor eléctrico se ha convertido en una parte muy importante del diseño de sistemas de propulsión eléctricos. El motor de tracción eléctrica es ahora el único componente de propulsión de un vehículo eléctrico y su ruido ya no está enmascarado por un motor. Por lo tanto, es fundamental diseñar un motor silencioso, ya que cualquier chirrido no deseado del motor provocaría ruidos y vibraciones desagradables al conductor. Sin embargo, la reducción del ruido no deseado del motor no se limita en modo alguno a los motores de tracción eléctricos. En muchas otras aplicaciones de motores, como accionamientos industriales, HVAC y turbinas eólicas, la reducción del ruido y la vibración del motor son aspectos de diseño importantes.[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]¿Qué puede generar cuatro veces más energía que una central nuclear y casi cuatro millones de veces más energía que quemar petróleo o carbón? [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Energía de fusión, según la Agencia Internacional de Energía Atómica. Una reacción de fusión ocurre como resultado de la colisión entre dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado. Todo esto ocurre dentro del plasma: un gas caliente y cargado de iones positivos y electrones en movimiento libre. En el proceso se liberan grandes cantidades de energía. Es esencialmente la misma reacción que impulsa a nuestro Sol, junto con el resto de las estrellas.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los científicos de la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA, por sus siglas en inglés) están tratando de imitar la fusión nuclear tal como ocurre en la naturaleza, sujeta a temperaturas extremas dentro de los confines de un espacio pequeño. La UKAEA investiga la fusión y las tecnologías relacionadas para promover la energía de fusión sostenible en el Reino Unido. Su éxito depende de la fusión de deuterio y tritio (isótopos del hidrógeno) para formar helio y liberar energía en forma de neutrón.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los científicos de UKAEA tendrán que superar algunos obstáculos importantes antes de que la fusión sea comercialmente viable. Deben abordar las complejidades de la construcción y el mantenimiento de una máquina de fusión, incluida la imposibilidad de confiar en pruebas exhaustivas, diagnósticos en funcionamiento o inspecciones periódicas. Para tener pleno éxito, se requieren extensas pruebas virtuales y mantenimiento predictivo basado en la monitorización in situ en entornos hostiles habilitados por el software de simulación Ansys[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]A medida que aumentan las preocupaciones ambientales sobre el cambio climático y la contaminación en todo el mundo, también aumenta el interés en los recursos energéticos renovables. La energía eólica es una fuente natural de energía renovable libre de carbono, pero la instalación de turbinas eólicas no es práctica en muchas regiones.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Históricamente, las turbinas eólicas funcionan mejor en espacios amplios y abiertos a gran altura. Si bien esta colocación a menudo apoya a las comunidades rurales, tiene sus limitaciones a la hora de beneficiar a los sectores urbanos. También es una inversión costosa.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Pero ¿qué pasaría si la tecnología de la energía eólica fuera más asequible y más fácil de implementar en regiones tanto pequeñas como grandes, en la ciudad y en los suburbios? Gracias a una innovación de una startup escocesa, así será.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Con sede en Glasgow, Katrick Technologies desarrolla tecnologías de ingeniería innovadoras diseñadas para reducir las emisiones de carbono a un coste menor y con más accesibilidad que los métodos tradicionales. Como empresa basada en propiedad intelectual (PI), Katrick desarrolla tecnología con licencia para seleccionar fabricantes de equipos originales (OEM) a nivel mundial para su fabricación, venta y distribución. Entre sus principales novedades destacan la tecnología Wind Panel y los sistemas de Refrigeración Pasiva.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Con la ayuda del Ansys Startup Program , Katrick integra la simulación multifísica de Ansys para avanzar en su tecnología Wind Panel, que oscila a diferencia de las turbinas eólicas tradicionales que giran, un factor clave en su accesibilidad. La tecnología aún está en desarrollo, pruebas y optimización, y se espera que la primera instalación en vivo esté disponible para fines de 2024.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1485" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Marcando el Comienzo de la Siguiente Fase del Diseño de Motores Eléctricos
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Desde la industria automotriz hasta la aviación y las aplicaciones industriales, los motores eléctricos están en el centro de atención hoy en día. Pero todavía existen desafíos para una adopción generalizada, incluidos los niveles de potencia y la confiabilidad. Optiphase Drive Systems está utilizando el software Ansys para lanzar un innovador diseño de motor de cinco fases que podría impulsar un cambio revolucionario. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Cuando se trata de ingeniería de motores de vehículos eléctricos (EV), un diseño trifásico es el estándar de la industria para transformar energía eléctrica en energía mecánica. Inventados por M. Dolivo-Dobrovolski en 1889 para AEG, Alemania, los motores trifásicos se basan en tres corrientes alternas de la misma frecuencia para generar las interacciones electromagnéticas capaces de impulsar un vehículo.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los motores trifásicos son muy adecuados como motores de tracción para unidades de propulsión de vehículos eléctricos. Sus niveles de potencia de salida pueden llegar a 400 kW con una velocidad de rotación del motor de hasta 25.000 rpm, soportando velocidades del eje del vehículo de hasta 1.200 rpm.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Si bien el rendimiento de los motores trifásicos es impresionante, también tienen limitaciones. Por ejemplo, carecen del par y la potencia necesarios para aplicaciones de vehículos eléctricos de próxima generación, como la maquinaria aeroespacial y pesada. También tienen una tolerancia limitada a fallos; si falla sólo una de las tres fases, el motor pierde par y se detiene. Y, por último, la solución más común para los motores de tracción de vehículos eléctricos utiliza imanes permanentes de alta energía que contienen metales de tierras raras, lo que supone un problema de sostenibilidad.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Daniel Vicario y Siavash Sadeghi fundaron Optiphase Drive Systems (ODS) para abordar estas limitaciones y ampliar el uso de vehículos eléctricos más allá de los vehículos livianos. La startup con sede en Texas está aprovechando el software Ansys para lanzar un diseño de motor EV de cinco fases que podría cambiar la industria y está atrayendo la atención tanto de inversores como de agencias gubernamentales. El programa Ansys Startup apoya sus esfuerzos para hacer que los motores de vehículos eléctricos sean más potentes, más confiables y más sostenibles.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1544" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Un adelanto del sistema integrado en desarrollo en ODS que combina el motor de cinco fases y el controlador de la empresa en un diseño compacto.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Motor eléctrico cinco fases: una idea cuyo momento ha llegado
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Vicario y Sadeghi trabajaron juntos en Capstone Turbine (ahora Capstone Green Energy), un fabricante de turbinas de gas. Cuando ambos dejaron la empresa en 2015, decidieron mantenerse en contacto gracias a su pasión compartida por el diseño de motores y el emprendimiento. Vicario pasó a ocupar puestos en Parker Aerospace y Eaton, mientras que Sadeghi trabajó para Honeywell, Supernal e Hyperloop. Durante años mantuvieron un estrecho contacto.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Sabía que Siavash estaba perfeccionando su diseño para un motor eléctrico de cinco fases, y representaba una gran idea, una que realmente podría revolucionar la industria energética y ofrecer enormes beneficios a la sociedad", dice Vicario, director ejecutivo de ODS. "Sólo teníamos que esperar el momento adecuado".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El innovador diseño del motor fue desarrollado por Sadeghi, ahora director de tecnología de ODS, mientras obtenía su doctorado. en diseño y control de máquinas eléctricas en el Instituto de Tecnología de Georgia. “Como estudiante de doctorado, investigué mucho y creé prototipos para el concepto del motor de cinco fases, y seguí perfeccionándolo en mi tiempo libre a medida que mi carrera despegaba”, señala.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Finalmente, pude llegar a un punto en el que creí que la tecnología podría comercializarse con éxito", continúa Sadeghi. "Tanto Daniel como yo nos dimos cuenta de que era hora de dedicarnos a esto a tiempo completo".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]A principios de 2017, Vicario y Sadeghi fundaron ODS para centrarse en transformar esa idea en un producto patentado y comercializado.[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Impulsando un progreso espectacular en la electrificación de vehículos
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los motores cinco fases funcionan de la misma manera que los motores trifásicos. Sin embargo, como el par es proporcional al número de fases, a partir del mismo volumen de motor y misma corriente se consigue un aumento de más del 15% del par. Los motores cinco fases ODS ofrecen un 17 % más de potencia, un rango de velocidad un 6 % más alto y un 40 % menos de carga de corriente por interruptor, todo sin aumentar el tamaño o el peso del motor, una enorme mejora con respecto a los motores trifásicos. Esas especificaciones podrían hacer que los motores de vehículos eléctricos sean adecuados para una nueva gama de aplicaciones de alta potencia.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"La impresionante potencia y par que ofrece este motor abrirá la puerta a una gama completamente nueva de industrias y clientes", señala Sadeghi. "Los vehículos pesados, como los de las industrias aeroespacial, de defensa, marina, de construcción y agrícola, ahora pueden electrificarse, sin la necesidad de propulsarlos con múltiples motores". Un algoritmo de control patentado desarrollado por Sadeghi, llamado ADAPTIV, ayuda a minimizar la corriente requerida por cada interruptor, mientras maximiza la densidad de potencia. El resultado es un diseño más pequeño y liviano que ofrece una potencia extremadamente alta.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los motores de cinco fases de ODS también tienen una tolerancia a fallos mucho mayor que los diseños trifásicos actuales. Pueden fallar hasta dos fases y el motor ODS seguirá produciendo par. Esto representa una mejora significativa en la confiabilidad con respecto a los diseños trifásicos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Debido a que Vicario es un ex oficial de la Marina de los Estados Unidos y aviador, el tema de la confiabilidad le preocupa especialmente. "Durante el tiempo que volaba en misiones de ataque y reconocimiento de largo alcance de los buques de guerra de la Marina de los EE. UU., experimenté una falla en el equipo causada por un cortocircuito, que casi me cuesta la vida", explica. “Por eso me apasiona tanto el rendimiento fiable. Ya sea un automóvil familiar que circula por una ubicación remota, un vehículo de primeros auxilios que se dirige a una emergencia o una aplicación aeroespacial avanzada, simplemente no podemos permitir fallas en los motores de los vehículos eléctricos. Nuestro diseño de cinco fases reduce drásticamente ese riesgo”. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El impacto medioambiental también juega un papel clave en los motores eléctricos. Gracias a su tecnología de cinco fases y sus diseños patentados, los motores para vehículos eléctricos de ODS requieren menos metales de tierras raras. Según Vicario y Sadeghi, esa es una ventaja importante en una industria basada en la premisa de la responsabilidad ambiental. También contribuye a una reducción de costes estimada del 25 % en comparación con la generación actual de motores eléctricos trifásicos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1545" img_size="full" alignment="center"][rs_space lg_device="15" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Impulsando la comercialización con Ansys
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Si bien Vicario y Sadeghi no quieren revelar demasiado, los fabricantes de equipos pesados, los fabricantes de automóviles y las agencias gubernamentales de EE. UU. ya están notando el diseño de su motor de cinco fases. Como solo un ejemplo, ODS demostró recientemente su tecnología a la Fuerza Aérea de EE. UU. como parte de su Desafío de generación de energía de sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS). ODS obtuvo este honor al presentar una propuesta y avanzar a la siguiente ronda de competencia, superando a algunos de los líderes aeroespaciales del mundo.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Según Sadeghi, la simulación de ingeniería ha sido fundamental para hacer avanzar el concepto, verificar el rendimiento y demostrar su potencial tanto a clientes como a inversores. “A finales de 2022, construimos un prototipo de motor físico en colaboración con la Universidad de Texas en Dallas. No hubo sorpresas porque la simulación ya había predicho el éxito del diseño. Siempre será necesaria una prueba física de concepto, pero la simulación ahorra enormes cantidades de tiempo y dinero en el camino para llegar allí.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Sin simulación, necesitaríamos gastar millones de dólares para construir prototipos físicos e iterarlos, y eso simplemente no es posible para una startup", añade Sadeghi. “El software Ansys nos permite modificar componentes como imanes de forma iterativa, no solo para probar inicialmente nuestro concepto, sino también para ajustar el diseño básico para diferentes aplicaciones industriales y de clientes. Ansys es único porque la gama de su conjunto de herramientas nos permite observar simultáneamente los aspectos electromagnéticos y electromagnéticos. aspectos de rendimiento mecánico, así como explorar compensaciones”.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1546" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Tanto Vicario como Sadeghi están agradecidos por la oportunidad de acceder a las licencias de software de Ansys a través del Ansys Startup Program. "Ansys está literalmente invirtiendo en el futuro de pequeñas empresas como ODS al brindarnos acceso a herramientas de desarrollo líderes en la industria", enfatiza Vicario. “Cuando inicias un negocio, no tienes mucho flujo de caja. El programa Ansys Startup realmente nos ha mantenido en el juego financieramente. Estamos en un lugar realmente emocionante y no estaríamos aquí sin Ansys”.[/vc_column_text][rs_space lg_device="10" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_separator border_width="2"][vc_column_text dp_text_size="size-4"]“El software Ansys nos permite modificar componentes como imanes de forma iterativa, no solo para probar inicialmente nuestro concepto, sino también para ajustar el diseño básico para diferentes aplicaciones industriales y de clientes. Ansys es único porque la gama de su conjunto de herramientas nos permite observar simultáneamente los aspectos electromagnéticos y electromagnéticos. aspectos de rendimiento mecánico, así como explorar compensaciones”.[/vc_column_text][rs_space lg_device="5" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]
Siavash Sadeghi, director de tecnología de ODS
[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]
La Simulación Amplía los Límites de la Movilidad Extrema
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Sintonice el episodio cinco de "Driven by Simulation" y vea cómo Polaris y Potential Motors utilizan el software Ansys para repensar el diseño de vehículos recreativos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Para algunos ciclistas, donde termina el pavimento, comienza la aventura. El uso todoterreno a menudo amplía las capacidades del vehículo en direcciones nuevas e inexploradas. Simplemente súbete, luego fija tu mirada en cualquier horizonte y avanza: arriba y sobre surcos, rocas, desniveles, baches y caminos nivelados, o vadeando arroyos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Hoy en día, el entusiasmo por el deporte está creciendo, a medida que los adictos a la adrenalina en la carretera cambian de marcha para salirse de los caminos trillados. En 2020, el mercado de vehículos todoterreno (ORV) acumuló más de 12.300 millones de dólares en todo el mundo . El turismo de aventura también está atrayendo a una base de fanáticos más adinerados del deporte, específicamente el turismo por tierra (exploración del interior del país en vehículos todoterreno bien equipados), que se encuentra en una trayectoria de crecimiento que comenzó con $586 mil millones de dólares en 2019 y aumentará a $1,63 mil millones de dólares en 2026[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Durante el quinto episodio de nuestra serie documental en línea "Impulsado por la simulación", visitamos al líder mundial en deportes de motor Polaris y a la nueva empresa de tecnología automotriz Potential Motors para ver cómo se están abriendo de par en par en el rendimiento de los ORV con un poco de ayuda de Ansys.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1531" img_size="full" alignment="center"][rs_space lg_device="15" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
La simulación es la estrella polar de Polaris para la innovación todoterreno
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Piensa en el exterior, vive la experiencia de montar en bicicleta y trabaja para mejorarla. Es una visión que ha impulsado la innovación impulsada por los ciclistas en Polaris desde 1954, hasta el punto de que todos los que trabajan en el taller utilizan el producto para comprender su rendimiento y los desafíos del camino que les espera. RZR XP, el vehículo deportivo todoterreno más vendido de Polaris, ejemplifica este espíritu, junto con el alto nivel de innovación impulsada por el conductor que esperarías de un líder global de la industria de deportes de motor. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1532" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text dp_text_size="size-4"]David Elia, director de planificación de productos y recreación de Polaris, dice que su equipo se inspira mucho en los clientes, lo cual es una de las principales razones del éxito del RZR XP. Polaris considera esta retroalimentación y luego actúa en consecuencia anticipándose a las tendencias del mercado para seguir siendo competitiva. Una actualización reciente, por ejemplo, se centró en ofrecer más comodidad y capacidad durante todo el día en un diseño más resistente. Para hacer esto, en parte, fue necesario aumentar la resistencia del chasis con la ayuda de Ansys.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Nuestro chasis es aproximadamente un 25 % más resistente o más rígido de lo que era antes", afirma Elia. “Con la simulación pudimos saber a partir de las entradas lo que necesitábamos del chasis. Pudimos fabricar un chasis completamente soldado y sin tornillos que era mucho más resistente”.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Para llegar al nuevo diseño de motor bicilíndrico paralelo Pro Star Gen 2 de 114 caballos de fuerza del RZR XP, Polaris recurrió al software de dinámica de fluidos computacional Ansys para comprender el flujo de aire que entra y sale del motor. Centrarse en la dinámica de fluidos permitió al equipo optimizar el cabezal, la cámara de combustión y las vías de admisión y escape para generar más potencia. A partir de ahí, los componentes del embrague y la línea motriz también se actualizaron para mayor durabilidad.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Polaris también utilizó la simulación para garantizar que el motor pudiera funcionar consistentemente como estaba previsto: a través de áreas rocosas, dunas, barro y bosques profundos durante horas fuera de la carretera en condiciones difíciles.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1533" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
David Elia, director de planificación de productos - Recreación, Polaris
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Diseñar un sistema de refrigeración del motor que sobreviva a todas estas condiciones no es algo trivial", afirma Pratik Chandan, director de ingeniería sénior de Polaris. "Uno de los problemas que tenemos es que necesitamos aprender las interacciones físicas de los sistemas complejos juntos en el entorno virtual y eso es lo que nos ayudan a hacer las herramientas de simulación como Ansys".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1534" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
El enfriamiento del motor es solo una de las características de ingeniería que Polaris simuló con las soluciones Ansys.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Potential Motors se enfrenta al terreno más difícil con simulación
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El todoterreno requiere habilidad, ya que hay mucho que considerar en el camino. Comprender los ángulos de aproximación, salida y ventral de un vehículo; saber cuándo golpearlo o cuándo aflojar; o elegir el momento adecuado para inflar los neumáticos puede significar la diferencia entre pasar o quedarse atascado. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1535" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Sam Poirier, director ejecutivo de Potential Motors, explica el concepto de sistemas proactivos para vehículos que utilizan cámaras y sensores.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Potential Motors, miembro del Ansys Startup Program , está facilitando el desarrollo de vehículos todoterreno totalmente eléctricos que pueden ver, comprender y prepararse proactivamente para el terreno más difícil que se avecina, habilitado por software, inteligencia artificial (IA), y un conjunto de sensores. El objetivo final de todo esto es permitir que cualquier conductor, independientemente de su nivel de habilidad, pueda afrontar los terrenos más desafiantes con confianza.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]La empresa de tecnología automotriz ha trabajado mucho para construir una plataforma que refleje su visión de cómo podría verse un vehículo definido por software (SDV) en una aplicación de vehículo eléctrico, extendiéndose más allá de los límites de lo que está disponible en el mercado hoy en día. , y luego poner a prueba esa visión. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Pasamos mucho tiempo en simulaciones tratando de descubrirlo, sabes todo, desde qué verá el lidar hasta cómo reaccionará el chasis, por lo que este vehículo en sí es nuestra propia plataforma", dice Sam Poirier, Co- fundador y director ejecutivo de Potential Motors. "Lo construimos desde cero, porque realmente queríamos un vehículo definido por software para todo terreno y, sorprendentemente, no hay uno disponible para que lo usemos".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1536" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Bill Lamey, director de tecnología de Potential Motors, analiza la tecnología de detección remota con la presentadora de Driven by Simulation, Miss Emma Walsh.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El software ya es compatible con los sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS) que estamos acostumbrados a ver en nuestros vehículos. Pero en el futuro nuestros vehículos estarán definidos principalmente por software. También conocidos como SDV, tendrán la capacidad de dar forma a nuestras experiencias de conducción a través de la conectividad, la inteligencia artificial, la automatización y la personalización. [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Al desarrollar su plataforma SDV, Poirier también se dio cuenta de que estaba resolviendo un problema fundamental relacionado con la eficiencia todoterreno que se extiende más allá del público recreativo hasta sectores comerciales como la minería o la tala, donde conquistar las condiciones ambientales es a menudo un requisito previo para la productividad diaria.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1538" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Sin simulación creo que nos resultaría muy difícil construir algo como esto", afirma Poirier. “Especialmente, sabes que somos un equipo pequeño, somos una empresa nueva aquí en Canadá y, con recursos limitados, tienes que hacer las cosas de manera eficiente. La simulación significa que puedes hacer las cosas de manera eficiente. Puedes hacer mucho más con un equipo pequeño”.[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][/vc_column][/vc_row]
Cómo Diseñar un Motor Silencioso
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Con la aparición de los vehículos eléctricos (EV), el análisis de ruido y vibraciones del motor eléctrico se ha convertido en una parte muy importante del diseño de sistemas de propulsión eléctricos. El motor de tracción eléctrica es ahora el único componente de propulsión de un vehículo eléctrico y su ruido ya no está enmascarado por un motor. Por lo tanto, es fundamental diseñar un motor silencioso, ya que cualquier chirrido no deseado del motor provocaría ruidos y vibraciones desagradables al conductor. Sin embargo, la reducción del ruido no deseado del motor no se limita en modo alguno a los motores de tracción eléctricos. En muchas otras aplicaciones de motores, como accionamientos industriales, HVAC y turbinas eólicas, la reducción del ruido y la vibración del motor son aspectos de diseño importantes.[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
¿Qué tan ruidoso es el diseño de mi motor?
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El ruido y la vibración son causados por una combinación de excitaciones (fuerzas electromagnéticas generadas por el motor) y la dinámica estructural del motor, es decir, las frecuencias naturales de la estructura. Una combinación desafortunada conduce a un gemido agudo, que generalmente es causado por una fuerza de excitación alta que se alinea con una frecuencia natural dominante de la estructura motora.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1515" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 1. El chirrido del motor a menudo es causado por una fuerza de excitación alta que se alinea con una frecuencia natural dominante de la estructura del motor.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Podemos demostrar cómo evaluar los niveles de ruido en un motor eléctrico con un ejemplo. A continuación se muestra un motor de tracción automotriz típico. Se trata de una topología de motor de imán permanente interior (IPM) con ocho polos y 48 ranuras.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1516" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 2. Un motor de tracción típico de un automóvil.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Una forma sencilla de evaluar en qué frecuencias es probable que obtengamos picos en la respuesta acústica es mediante un diagrama de Campbell. Este diagrama muestra las frecuencias (órdenes) de excitación dominantes como líneas diagonales con una relación lineal entre la frecuencia y la velocidad de rotación. Las frecuencias naturales de la estructura del estator del motor eléctrico se muestran como líneas verticales.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1517" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 3. El diagrama de Campbell.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los picos de ruido suelen producirse donde las líneas se cruzan, lo que significa que a esa frecuencia, la fuerza electromagnética excita un modo estructural del estator. Para nuestro ejemplo, los modos estructurales más importantes son F0 (un modo de respiración excitado por la fuerza promedio alrededor del estator que cambia con el tiempo) y F8, un modo octaédrico excitado por la frecuencia de forzado fundamental debido a que el motor tiene ocho polos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Un espectrograma muestra la respuesta acústica para cada orden de frecuencia. Cuando el orden de frecuencia cruza una frecuencia natural, la amplitud de la respuesta acústica, o potencia del sonido, es máxima, como se muestra en el espectrograma a continuación.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1519" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 4. Cuando el orden de frecuencia cruza una frecuencia natural, la amplitud de la respuesta acústica, o potencia del sonido, es máxima.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Al tomar una sección transversal de cada orden dominante (el llamado "corte de orden"), podemos trazar la potencia del sonido acústico en función de la velocidad de funcionamiento del motor. Esto nos permite identificar a qué velocidades/frecuencias se produce la mayor respuesta.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1520" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 5. Gráfico que identifica qué velocidades/frecuencias provocan la mayor respuesta.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Cómo y cuándo mejorar un diseño para reducir el ruido
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El diseño de motores eléctricos es un proceso complejo que involucra múltiples dominios físicos. Un diseñador de motores necesita evaluar qué tan ruidoso es su diseño en las primeras etapas del proceso de diseño, cuando se pueden realizar cambios fácilmente. Para ello, un diseñador de motores necesita acceso a una herramienta rápida de análisis de ruido, vibración y aspereza (NVH) durante el diseño conceptual de sus motores eléctricos. Un diseñador de motores probablemente buscaría reducir las excitaciones electromagnéticas, pero el siguiente ejemplo muestra que es muy importante considerar la respuesta acústica del motor a estas excitaciones si queremos reducir el ruido.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Para nuestro motor de ejemplo, los picos más altos en la respuesta acústica se producen a 8400 rpm y 9600 rpm. En el espectrograma, podemos ver claramente que a estas velocidades, se produce un pico cuando los órdenes armónicos 12 y 14 cruzan las frecuencias naturales de la estructura del estator (F0 y F8).[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Un análisis 2D de transformada rápida de Fourier (FFT) de las excitaciones de fuerza radial muestra que la mayor respuesta de ruido para nuestro motor de ejemplo proviene de tres pequeñas excitaciones resaltadas en el siguiente gráfico. La razón por la que estos pequeños armónicos generan una respuesta tan grande es porque la estructura del estator es más flexible para estos órdenes de forma y frecuencia particulares.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1522" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 6. Armónicos espacio-temporales del estator.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Esto resalta la importancia de un enfoque que combine forzamiento y respuesta, que permita a los ingenieros evaluar rápidamente el ruido y la vibración desde las primeras etapas del proceso de diseño. Si nos centráramos únicamente en reducir las excitaciones electromagnéticas, no nos preocuparíamos por estas pequeñas excitaciones; sin embargo, estos son claves para el ruido que genera este motor. En este caso, para reducir el ruido, podemos centrarnos en reducir la respuesta del estator en lugar de reducir aún más las ya pequeñas excitaciones.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]La respuesta del estator está definida por el comportamiento modal de la estructura del estator, el cual está determinado por sus dimensiones y materiales. Una forma de reducir la respuesta del estator es engrosando el hierro posterior del estator, lo que aumenta su rigidez y sus frecuencias naturales. Esto reducirá la amplitud del ruido en los picos de resonancia y aumentará la velocidad del motor a la que se produce la resonancia. Lo ideal es que aumentemos esta velocidad hasta que la resonancia se produzca por encima de la velocidad máxima de funcionamiento del motor.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1523" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 7. El aumento del espesor del hierro posterior del estator reduce el ruido.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Para nuestro ejemplo, el aumento en el espesor del hierro posterior del estator del motor eléctrico significa que las frecuencias de los modos estructurales F0 y F8 se desplazan hacia la derecha. La comparación de la respuesta resultante muestra una reducción en el pico de resonancia causado por el armónico 12 en 4 decibeles (dB). Esto se debe al aumento de la rigidez del estator para el modo estructural F0. El pico de resonancia debido al armónico 14 ha desaparecido por completo, ya que ya no cruza el modo estructural F8.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1524" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Figura 8. Reducción del pico de resonancia.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Las herramientas de análisis NVH que se muestran arriba son las últimas incorporaciones a Ansys Motor-CAD . Motor-CAD es el software dedicado al diseño de motores eléctricos. Proporciona herramientas de análisis y diseño rápidas y precisas que incluyen todas las principales físicas, por ejemplo, electromagnéticas, térmicas, mecánicas y ahora NVH. La herramienta de análisis NVH utiliza una combinación de análisis de elementos finitos (FEA) y métodos analíticos para que los tiempos de simulación sean cortos. Esto permite al diseñador de motores incorporar el análisis NVH a su diseño conceptual multifísico y realizar cambios de diseño para evitar problemas de ruido desde el principio.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][/vc_column][/vc_row]
Funcionando con el Poder de las Estrellas
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]¿Qué puede generar cuatro veces más energía que una central nuclear y casi cuatro millones de veces más energía que quemar petróleo o carbón? [/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Energía de fusión, según la Agencia Internacional de Energía Atómica. Una reacción de fusión ocurre como resultado de la colisión entre dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado. Todo esto ocurre dentro del plasma: un gas caliente y cargado de iones positivos y electrones en movimiento libre. En el proceso se liberan grandes cantidades de energía. Es esencialmente la misma reacción que impulsa a nuestro Sol, junto con el resto de las estrellas.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los científicos de la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA, por sus siglas en inglés) están tratando de imitar la fusión nuclear tal como ocurre en la naturaleza, sujeta a temperaturas extremas dentro de los confines de un espacio pequeño. La UKAEA investiga la fusión y las tecnologías relacionadas para promover la energía de fusión sostenible en el Reino Unido. Su éxito depende de la fusión de deuterio y tritio (isótopos del hidrógeno) para formar helio y liberar energía en forma de neutrón.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los científicos de UKAEA tendrán que superar algunos obstáculos importantes antes de que la fusión sea comercialmente viable. Deben abordar las complejidades de la construcción y el mantenimiento de una máquina de fusión, incluida la imposibilidad de confiar en pruebas exhaustivas, diagnósticos en funcionamiento o inspecciones periódicas. Para tener pleno éxito, se requieren extensas pruebas virtuales y mantenimiento predictivo basado en la monitorización in situ en entornos hostiles habilitados por el software de simulación Ansys[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
La simulación construye un mejor equipo de pruebas de fusión
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]El objetivo principal de UKAEA es construir primero un aparato combinado de investigación magnética y de calefacción (CHIMERA), o banco de pruebas físicas. El banco de pruebas está diseñado específicamente para probar componentes prototipo a escala métrica en un entorno representativo de una planta de energía de fusión. CHIMERA someterá simultáneamente los componentes al vacío a altas temperaturas, alto flujo de calor, cargas magnéticas, ciclos térmicos y otros modos de falla para comprender cómo se comportarán los componentes de un reactor de fusión.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1503" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
La Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA) está construyendo un banco de pruebas de un reactor llamado CHIMERA y utilizando simulaciones para optimizar su producción.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]CHIMERA se encuentra actualmente en construcción. Existe una historia previa de creación de prototipos y pruebas en UKAEA sin el trabajo de simulación inicial, algo que el equipo tiene la intención de cambiar con el software Ansys. Una prioridad era crear las condiciones necesarias para soportar la alta temperatura y presión necesarias para facilitar la fusión en un entorno virtual. Fuera de un entorno virtual, en ausencia de simulación, las pruebas y la creación de prototipos iterativos resultan costosas e ineficaces en términos de recursos y tiempo.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Para operar un banco de pruebas de manera efectiva, el equipo debe modelarlo y someterlo a las diversas condiciones de carga multifísica involucradas para comprender cómo se comportarán los componentes de prueba. Trabajando en un gemelo digital de componentes de fusión con la ayuda de Ansys Twin Builder se utilizará para pruebas virtuales y monitoreo de componentes CHIMERA dentro de un entorno de simulación.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]La creación de un modelo de sistema o gemelo digital de CHIMERA requiere el acoplamiento de modelos computacionales con una contraparte física que pueda actualizarse dinámicamente a través del flujo de datos. El modelado computacional se permite mediante la simulación de varios componentes de CHIMERA que se considerarán durante las pruebas de la plataforma. Con el tiempo, se podrá utilizar un gemelo digital de componentes que combine datos de instrumentación física con simulación para ofrecer diagnósticos virtuales en tiempo real en apoyo del futuro mantenimiento predictivo del reactor.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1504" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Muestra de puesta en servicio bajo prueba (izquierda).
[/vc_column_text][vc_column_text]
Simulación de sistemas metafísicos de la muestra de puesta en servicio de CHIMERA bajo prueba realizada por UKAEA con Ansys Twin Builder (derecha).
[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
200 millones de grados de pruebas virtuales
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Uno de los principales diseños de reactores es el tokomak, una cámara en forma de rosquilla con bobinas magnéticas en el reactor que es fundamental en la producción de energía de fusión controlada. Los campos magnéticos dentro de un tokomak son responsables del confinamiento de partículas de plasma extremadamente calientes en un recipiente de vacío que, en última instancia, se combinarán para crear energía.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Comprender cómo se comportarán los componentes del tokamak junto al plasma es una prioridad para el equipo, ya que las piezas deben ser capaces de sobrevivir en un entorno relativamente extremo caracterizado por altas cargas, alto flujo de calor y flujo de circuito de refrigerante. Los Tokomaks en la clase de prototipos de centrales eléctricas implican casos de carga y condiciones de funcionamiento que solo se pueden probar en un entorno de reactor.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1505" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Ejemplo de variación de temperatura en la parte frontal de la muestra de puesta en marcha bajo prueba debido al flujo másico y a los valores máximos térmicos/de tensión obtenidos en Ansys optiSLang realizado por UKAEA.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Cierre del circuito de agua y fluido
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Por el momento, UKAEA está centrando su trabajo de simulación en una muestra de puesta en marcha que se está probando con un circuito de fluido de agua, que es el primer componente que se colocará en la CHIMERA. La puesta en marcha es el proceso de habilitar y verificar la integridad operativa de todos los sistemas y componentes de las centrales eléctricas, las máquinas de investigación y las instalaciones del ciclo del combustible. Este proceso garantiza que todos los componentes estén alineados con sus diseños originales y cumplan con todos los criterios de seguridad y rendimiento.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]
Katrick Technologies Avanza en la Energía Eólica con Ingeniería y Simulación Innovadoras
[vc_row][vc_column][vc_column_text dp_text_size="size-4"]A medida que aumentan las preocupaciones ambientales sobre el cambio climático y la contaminación en todo el mundo, también aumenta el interés en los recursos energéticos renovables. La energía eólica es una fuente natural de energía renovable libre de carbono, pero la instalación de turbinas eólicas no es práctica en muchas regiones.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Históricamente, las turbinas eólicas funcionan mejor en espacios amplios y abiertos a gran altura. Si bien esta colocación a menudo apoya a las comunidades rurales, tiene sus limitaciones a la hora de beneficiar a los sectores urbanos. También es una inversión costosa.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Pero ¿qué pasaría si la tecnología de la energía eólica fuera más asequible y más fácil de implementar en regiones tanto pequeñas como grandes, en la ciudad y en los suburbios? Gracias a una innovación de una startup escocesa, así será.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Con sede en Glasgow, Katrick Technologies desarrolla tecnologías de ingeniería innovadoras diseñadas para reducir las emisiones de carbono a un coste menor y con más accesibilidad que los métodos tradicionales. Como empresa basada en propiedad intelectual (PI), Katrick desarrolla tecnología con licencia para seleccionar fabricantes de equipos originales (OEM) a nivel mundial para su fabricación, venta y distribución. Entre sus principales novedades destacan la tecnología Wind Panel y los sistemas de Refrigeración Pasiva.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Con la ayuda del Ansys Startup Program , Katrick integra la simulación multifísica de Ansys para avanzar en su tecnología Wind Panel, que oscila a diferencia de las turbinas eólicas tradicionales que giran, un factor clave en su accesibilidad. La tecnología aún está en desarrollo, pruebas y optimización, y se espera que la primera instalación en vivo esté disponible para fines de 2024.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1485" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Con sólo 2 x 2 m, los paneles eólicos de Katrick se pueden desplegar fácilmente tanto en entornos rurales como urbanos.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Energía eólica en movimiento
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los paneles eólicos de Katrick son pequeños (2 x 2 metros) y capturan y convierten eficazmente los vientos turbulentos a nivel del suelo en electricidad libre de carbono mediante el uso de oscilaciones mecánicas. Las oscilaciones mecánicas permiten que la tecnología capture vientos turbulentos y racheados de bajo nivel, que se encuentran comúnmente en entornos urbanos, lo que convierte a los paneles eólicos en una solución práctica para los suburbios y las ciudades. Las oscilaciones mecánicas son vibraciones entre dos puntos que se mueven hacia adelante y hacia atrás como un péndulo, un resorte o una ola del océano.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Las turbinas eólicas rotativas, que funcionan en rotación circular, son más adecuadas para capturar vientos en altitudes de unos 10 metros o más. En este nivel, el viento tiene un flujo laminar y la energía cinética se mueve suavemente sin turbulencias. Por el contrario, el viento a nivel del suelo se ve afectado por las condiciones del entorno, que provocan ráfagas de viento y aumentos en la velocidad del viento.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]La tecnología Wind Panel de Katrick reacciona a las turbulencias con un tiempo de respuesta más rápido gracias a oscilaciones, perfiles aerodinámicos y conductos, que ayudan a acelerar la velocidad del viento dentro del panel y aumentan efectivamente su potencia de salida. Además, los perfiles aerodinámicos tienen un movimiento de cabeceo angular que se suma al beneficio del movimiento de oscilación hacia adelante y hacia atrás.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Al igual que otras fuentes de energía renovables, incluidas las turbinas eólicas y los paneles solares tradicionales, la tecnología Wind Panel de Katrick no utiliza combustibles fósiles o de carbono para producir electricidad. Además, debido a su diseño y accesibilidad, la tecnología se puede colocar en regiones donde las turbinas eólicas y los paneles solares no son prácticos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1487" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Debido a su diseño, los paneles eólicos de Katrick Technologies pueden funcionar en aeropuertos sin interferir con los sistemas de comunicación electrónicos o radares.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Por ejemplo, los paneles eólicos de Katrick se pueden colocar en un polígono industrial para suministrar electricidad a los edificios, desde iluminación hasta refrigeración, calefacción y más. En otro ejemplo, se pueden colocar en un aeropuerto para alimentar sus terminales, que funcionan casi las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Debido a su mecánica y diseño, los Paneles Eólicos de Katrick no interfieren con los sistemas de comunicación electrónica o radar como las turbinas rotativas. Esto brinda una gran oportunidad para que los aeropuertos reduzcan su huella de carbono, ya que la energía solar no está disponible diariamente en todas las regiones del mundo durante todo el año.[/vc_column_text][rs_space lg_device="30" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Simulación de velocidad, estructura y sostenibilidad
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Si bien los innovadores conductos y perfiles aerodinámicos de Katrick tienen funciones distintas, ambos ayudan a capturar la energía cinética del viento. En términos simples, la energía cinética es la energía del movimiento.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los conductos están diseñados para canalizar el viento a través del panel y acelerar internamente la velocidad del viento. Este efecto, conocido como efecto conducto o efecto venturi, puede aumentar la velocidad del viento dentro del conducto en un 40%. Esto permite que la tecnología recolecte más energía a medida que pasa a través del conducto.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Al mismo tiempo, los perfiles aerodinámicos de varias capas funcionan de forma independiente entre sí para capturar la energía cinética del viento dentro del conducto y convertirla en energía mecánica, que comprende tanto energía cinética como energía potencial. Luego, la poderosa energía mecánica pasa a través de un sistema, un motor y un generador para producir electricidad.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Katrick completó la primera ronda de pruebas de la tecnología en el Silverstone Sports Engineering Hub en agosto y su segunda ronda en el túnel de viento de la Universidad de Strathclyde en noviembre. Está prevista una tercera ronda para mediados de 2024.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1488" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Los conductos de los paneles eólicos de Katrick aceleran la velocidad del viento y maximizan la captura de energía eólica.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Los ingenieros de Katrick se benefician de la amplia gama de herramientas de simulación de Ansys, incluidas Ansys DesignModeler y Ansys SpaceClaim para la preparación de geometría, soluciones de mallado de Ansys para crear cuadrículas computacionales para simulaciones precisas y Ansys Fluent para aplicar técnicas de dinámica de fluidos computacional (CFD) y simular el flujo de aire alrededor. Paneles de viento y estructuras cercanas.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"El flujo del viento, la dirección y los datos característicos que recopilamos en el sitio se pueden replicar mediante la simulación de Ansys para comprender mejor la distribución del flujo de aire dentro y alrededor del dispositivo Wind Panel", dice Katrina Calautit, ingeniera CFD de Katrick. "Esto nos permite comprender mejor cuál sería el mejor lugar para ubicar nuestro panel eólico, ya sea entre edificios o al lado de ellos, ubicaciones de techos o cerca de pistas".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]DesignModeler y SpaceClaim permiten al equipo crear modelos 3D detallados y perfeccionar la geometría de ingeniería asistida por computadora (CAD). Una vez preparada la geometría, los miembros del equipo importan el modelo CAD 3D a una solución de mallado Ansys, seleccionan un tipo de malla apropiado, definen parámetros de tamaño e implementan capas límite para capturar efectos viscosos. Una vez validada, la malla se exporta a Fluent para simular comportamientos aerodinámicos complejos, distribución del flujo de aire y los efectos de la velocidad, cizalladura, dirección y sombra del viento.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]“En resumen, CFD y meshing son herramientas esenciales que permiten la simulación, el análisis y la optimización precisos del flujo de fluido en el Panel Eólico, contribuyendo al desarrollo de soluciones de energía renovable más eficientes y sostenibles”, dice Calautit. "Las aplicaciones de las herramientas se extienden más allá de las simulaciones teóricas y contribuyen activamente a la optimización práctica del diseño del panel eólico, avanzando así en la búsqueda de soluciones de energía renovable sostenibles y eficaces".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Además, las capacidades de posprocesamiento de Fluent permiten una visualización adicional de las variables de flujo a través de diagramas de contorno, vectores y líneas de corriente, lo que brinda una comprensión integral del comportamiento de los fluidos.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"El completo flujo de trabajo de simulación de Ansys nos permite obtener información sobre el rendimiento del sistema, validarlo con datos experimentales y tomar decisiones de diseño informadas para el desarrollo eficiente y sostenible de nuestra tecnología de paneles eólicos", añade.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column width="1/2"][vc_single_image image="1490" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Una simulación de Ansys Fluent representa la dirección y el flujo del viento alrededor de un entorno construido en Glasgow.
[/vc_column_text][/vc_column][vc_column width="1/2"][vc_single_image image="1491" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Un análisis en Ansys Fluent ilustra la velocidad del viento alrededor de los edificios en Glasgow.
[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][rs_space lg_device="15" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text]
Empezando con éxito
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Katrick Technologies se fundó en 2016, pero el desarrollo de su tecnología de paneles eólicos comenzó en 2020, cuando estudiantes de posgrado de la Glasgow Caledonian University iniciaron los primeros diseños durante un proyecto final. Después de graduarse, los estudiantes trajeron sus ideas a Katrick y se unieron al equipo como ingenieros de tiempo completo en 2021. El desarrollo avanzó aún más con el apoyo del Centro de Tecnología de Fabricación, una organización de investigación y tecnología (RTO) independiente con sede en el Reino Unido, y Ansys.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1492" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
La tecnología Wind Panel de Katrick Technologies está en desarrollo, pruebas y optimización, y se espera un modelo comercial para mediados o finales de 2024.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]La firma de consultoría de ingeniería Wilde Analysis Ltd , una empresa de PDS Vision Group y socio de canal selecto de Ansys, presentó a Katrick el programa Ansys Startup , que apoya a las empresas emergentes en etapa inicial y media al ofrecer acceso asequible a las soluciones de simulación de Ansys.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"Sin Ansys, no hubiéramos podido validar los resultados de nuestras pruebas en el túnel de viento, mejorar el diseño de nuestro conducto para aumentar la velocidad del viento y la captura de energía, ni comprender la distribución del flujo de aire para la colocación de nuestra tecnología en varias ubicaciones del sitio". dice Alexandra Basso, directora de marketing de Katrick Technologies. "Sin esto, estaríamos meses atrasados en el desarrollo y más lejos de las discusiones comerciales con potenciales OEM".[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_single_image image="1494" img_size="full" alignment="center"][vc_column_text]
Katrick Technologies se dedica al desarrollo de tecnologías limpias y a acelerar la transición a energías renovables a través de la innovación.
[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Katrick está en camino de completar su primera instalación en vivo para 2024, pero la compañía no se detendrá allí. Dedicado al desarrollo de tecnologías limpias, Katrick imagina un futuro más limpio y planea utilizar la simulación Ansys mientras diseña la tecnología para hacerlo realidad.[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]"En Katrick Technologies, nuestra misión es acelerar la transición a la energía renovable a través de la innovación", afirma. “Tenemos un conjunto de tecnologías para comercializar que utilizan calor residual, ondas y vibraciones. Como parte del viaje para crear, diseñar y desarrollar estas tecnologías, la simulación de Ansys será fundamental para comprender cómo funcionarán y se beneficiarán nuestras tecnologías en diversos entornos al validar las pruebas, mejorar el desarrollo y el rendimiento del producto y simular variables de optimización de la tecnología misma.”[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_separator color="black"][vc_column_text dp_text_size="size-4"]Autor
Jennifer Procario
Redactora de comunicaciones corporativas, Ansys[/vc_column_text][rs_space lg_device="20" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_separator color="black"][vc_column_text dp_text_size="size-4"]“Sin Ansys, no hubiéramos podido validar los resultados de nuestras pruebas en el túnel de viento, mejorar el diseño de nuestro conducto para aumentar la velocidad del viento y la captura de energía, ni comprender la distribución del flujo de aire para la colocación de nuestra tecnología en varias ubicaciones del sitio. Sin esto, estaríamos meses atrasados en el desarrollo y más lejos de las discusiones comerciales con potenciales OEM”.[/vc_column_text][rs_space lg_device="5" md_device="" sm_device="" xs_device=""][vc_column_text dp_text_size="size-4"]
— Alexandra Basso, directora de marketing de Katrick Technologies
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