{"id":1655,"date":"2024-07-18T09:00:00","date_gmt":"2024-07-18T09:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.grupossc.com\/blog\/?p=1655"},"modified":"2024-07-17T15:49:39","modified_gmt":"2024-07-17T15:49:39","slug":"las-simulaciones-de-dinamica-de-fluidos-mejoran-el-diseno-de-electrodomesticos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/2024\/07\/18\/las-simulaciones-de-dinamica-de-fluidos-mejoran-el-diseno-de-electrodomesticos\/","title":{"rendered":"Las simulaciones de din\u00e1mica de fluidos mejoran el dise\u00f1o de electrodom\u00e9sticos"},"content":{"rendered":"\n

En el competitivo mundo del dise\u00f1o de electrodom\u00e9sticos, en particular de refrigeraci\u00f3n, cocina, lavander\u00eda, lavavajillas o campanas extractoras, ampliar los l\u00edmites de rendimiento significa comprender mejor c\u00f3mo funcionan estos productos. Las regulaciones ambientales m\u00e1s estrictas, junto con los requisitos de experiencia del usuario m\u00e1s sofisticados, empujan los dise\u00f1os hacia territorios donde el comportamiento f\u00edsico sutil comienza a desempe\u00f1ar un papel m\u00e1s destacado. Esto puede significar fases de desarrollo y prueba largas y costosas.<\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, la gesti\u00f3n de la humedad dentro de los compartimentos de refrigeraci\u00f3n es un \u00e1rea en la que comprender la condensaci\u00f3n, la transferencia de calor y el flujo de aire es crucial para desarrollar un producto de mejor rendimiento.<\/p>\n\n\n\n

La empresa de dise\u00f1o de electrodom\u00e9sticos Fisher & Paykel, con sede en Nueva Zelanda, utiliza el software Ansys para realizar simulaciones en las primeras etapas del desarrollo de productos con el fin de identificar y corregir posibles problemas, as\u00ed como optimizar los dise\u00f1os para cumplir con diversos criterios de rendimiento. Tuvieron especial \u00e9xito utilizando Ansys Fluent y la din\u00e1mica de fluidos computacional (CFD) para realizar mejoras en la fabricaci\u00f3n de hielo en sus productos de refrigeraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Simulaci\u00f3n de refrigerador Fisher & Paykel<\/p>\n\n\n\n

Las simulaciones tambi\u00e9n se utilizan ampliamente durante todo el proceso de desarrollo, especialmente cuando surgen diversos cambios de dise\u00f1o a medida que maduran los dise\u00f1os de los sistemas relacionados. Estos an\u00e1lisis tienden a ser un caso de evaluaci\u00f3n de m\u00faltiples soluciones para priorizar aquellas que son m\u00e1s prometedoras. Debido a las diferencias sutiles entre algunas de estas soluciones y a la incertidumbre experimental, la CFD se ha convertido en el medio m\u00e1s confiable para su evaluaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Comprender los desaf\u00edos de la fabricaci\u00f3n de hielo<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

El objetivo de Fisher & Paykel era desarrollar una m\u00e1quina para fabricar hielo de mayor rendimiento, lo que requiere aumentar el flujo de aire sobre la bandeja de hielo para mejorar la velocidad de fabricaci\u00f3n de hielo. Esto implicaba crear un sistema de distribuci\u00f3n de aire capaz de canalizar un flujo uniforme sobre la bandeja de hielo.<\/p>\n\n\n\n

No fue una tarea f\u00e1cil, ya que la empresa tuvo que redirigir parte del aire primario que ingresa al compartimiento del congelador hacia la m\u00e1quina de hielo. Los desaf\u00edos: lidiar con los cambios abruptos en la direcci\u00f3n del flujo y desarrollar un dise\u00f1o que pudiera funcionar con una variedad de modelos de refrigeradores diferentes.<\/p>\n\n\n\n

En las conversaciones iniciales, la empresa se dio cuenta de que los deflectores m\u00faltiples no funcionar\u00edan debido al flujo de aire ca\u00f3tico y en remolino en la fuente. La soluci\u00f3n es una zona que permite que el flujo se almacene lo suficiente de manera controlada antes de liberarlo en la m\u00e1quina de hielo.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Dise\u00f1o inicial de la m\u00e1quina de hielo (izquierda) y dise\u00f1o final (derecha) que muestran una distribuci\u00f3n de velocidad mejorada sobre la bandeja de la m\u00e1quina de hielo.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Mejorar el rendimiento de la fabricaci\u00f3n de hielo<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Los ingenieros de Fisher & Paykel crearon dise\u00f1os iniciales utilizando perfiles de barrido simples de extremo a extremo y trayectorias de flujo relativamente complicadas debido a la necesidad de que el aire realice cambios direccionales dr\u00e1sticos en dos direcciones transversales ortogonales en una longitud corta.<\/p>\n\n\n\n

La soluci\u00f3n fue un redise\u00f1o del perfil del conducto utilizando un \u00fanico deflector para controlar mejor la difusi\u00f3n a trav\u00e9s de los dos planos ortogonales de forma independiente. Esto dio como resultado una reducci\u00f3n del 67 % en la p\u00e9rdida de presi\u00f3n en comparaci\u00f3n con el dise\u00f1o inicial.<\/p>\n\n\n\n

Inspirada por el movimiento giratorio del agua de la superficie del suelo al sortear un obst\u00e1culo (y con la ayuda del solucionador Adjoint de Fluent), la empresa optimiz\u00f3 el dise\u00f1o para producir un flujo con una direcci\u00f3n principal alineada con la bandeja de hielo. Esto dio como resultado un aumento de velocidad promedio de m\u00e1s del 50 % y produjo un perfil de flujo m\u00e1s sim\u00e9trico sobre la bandeja de la m\u00e1quina de hielo, lo que ayuda a mejorar significativamente el rendimiento de la m\u00e1quina de hielo.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Un dise\u00f1o optimizado produjo un flujo que se alineaba con la bandeja de hielo, lo que result\u00f3 en un aumento de velocidad promedio de m\u00e1s del 50% y un perfil de flujo m\u00e1s sim\u00e9trico sobre la bandeja de la f\u00e1brica de hielo.<\/em><\/p>\n\n\n\n

C\u00f3mo se dise\u00f1\u00f3 el campo de flujo<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

El flujo que ingresa al conducto se dirige hacia una c\u00e1mara cil\u00edndrica, lo que fomenta un movimiento de remolino con un eje en direcci\u00f3n transversal al flujo primario en la entrada del conducto. Esto permite la traslaci\u00f3n lateral del flujo primario, al tiempo que minimiza las p\u00e9rdidas. Luego, el flujo se libera detr\u00e1s de la m\u00e1quina de hielo a trav\u00e9s de un segmento corto de conducto recto. Aqu\u00ed, la caracter\u00edstica abultada\/cil\u00edndrica aguas arriba de la salida del conducto fomenta y facilita el movimiento de remolino transversal, que es clave cuando se intenta producir un flujo unidireccional sobre la bandeja de hielo.<\/p>\n\n\n\n

Durante todo este proceso, se utilizaron ampliamente simulaciones de CFD de Fluent. Este uso de la simulaci\u00f3n result\u00f3 mucho m\u00e1s rentable y rentable en comparaci\u00f3n con la producci\u00f3n y prueba de dise\u00f1os impresos en 3D, que requer\u00edan tres d\u00edas por iteraci\u00f3n de dise\u00f1o. La empresa pod\u00eda realizar simulaciones de CFD en un solo d\u00eda. Adem\u00e1s, al buscar una forma org\u00e1nica para lograr los criterios de rendimiento dados, la capacidad de transformaci\u00f3n de formas del solucionador Fluent Adjoint fue un enfoque superior en comparaci\u00f3n con la creaci\u00f3n manual de iteraciones de dise\u00f1o discretas.<\/p>\n\n\n\n

Las simulaciones de CFD tambi\u00e9n revelaron una descripci\u00f3n detallada del campo de flujo, lo que mejor\u00f3 la comprensi\u00f3n de los ingenieros sobre el comportamiento del flujo. En comparaci\u00f3n con las pruebas f\u00edsicas, la capacidad de tener un mayor control del entorno de prueba en un modelo virtual tambi\u00e9n ayud\u00f3 a Fisher & Paykel a refinar el dise\u00f1o del producto. Adem\u00e1s de observar los comportamientos del flujo de aire, era fundamental que los ruidos generados aerodin\u00e1micamente tambi\u00e9n se mantuvieran al m\u00ednimo para producir un refrigerador silencioso. Para esto, la empresa utiliz\u00f3 simulaciones aeroac\u00fasticas de Fluent para garantizar que se cumplieran los requisitos de nivel de ruido dentro del an\u00e1lisis de CFD y las pruebas f\u00edsicas para evaluar el dise\u00f1o final.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En el competitivo mundo del dise\u00f1o de electrodom\u00e9sticos, en particular de refrigeraci\u00f3n, cocina, lavander\u00eda, lavavajillas o campanas extractoras, ampliar los l\u00edmites de rendimiento significa comprender mejor c\u00f3mo funcionan estos productos. Las regulaciones ambientales m\u00e1s estrictas, junto con los requisitos de experiencia del usuario m\u00e1s sofisticados, empujan los dise\u00f1os hacia territorios donde el comportamiento f\u00edsico sutil […]<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[],"class_list":["post-1655","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1655","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1655"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1655\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1660,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1655\/revisions\/1660"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1655"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1655"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/grupossc.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1655"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}