Otimize Resfriamento de Máquinas Industriais com Simulação Baseada em Nuvem

Enquanto simulação é usada há tempos em algumas indústrias, outros campos como máquinas industriais, construção e agrícola só começaram a utilizá-la. Estas indústrias encontraram usos importantes, particularmente na área de resfriamento de motor.

Em contraste com automóveis, estas máquinas lentas e estacionárias não têm ar "livre" (ram air) para ajudar no resfriamento, mas dependem exclusivamente do desempenho do pacote de resfriamento incluindo ventilador(es) e trocadores de calor para rejeitar calor excedente. Assim, sistema de resfriamento eficaz é extremamente importante. Resfriamento mantém eficiência térmica e impede peças de superaquecer e subsequentes problemas de segurança e durabilidade. Aquecimento gradual necessário para evitar choque térmico, e resfriamento uniforme crucial para prevenir picos de temperatura que resultam em problemas estruturais.

Projetar sistema eficaz para circular refrigerante ao redor do bloco do motor é tarefa complexa que pode ser significativamente simplificada com processos digitais certos. Manter este refrigerante em baixa temperatura, mesmo em ambientes quentes, é imperativo para manter desempenho e Mantê-las Funcionando.

Alguns processos digitais, porém, exigem grande expertise devido à complexidade. Isso limita seriamente quem pode trabalhar em design de sistema de resfriamento, relegando tarefas aos mais versados em simulação, indivíduos raros na empresa. Em algumas empresas, esses indivíduos podem não existir, forçando terceirização para empresas de serviços de engenharia ou gastar tempo/dinheiro em treinamento. Pior, podem acabar confiando em testes físicos prejudicando desempenho da máquina enquanto aumentam custo de desenvolvimento. Mesmo com treinamento, usuários inexperientes cometem erros. Isso leva a atrasos no lançamento, estouros de orçamento, perda de participação de mercado.

A SIMULIA, porém, desenvolveu solução baseada em nuvem facilmente usada por designers, analistas e especialistas. O processo automatizado de resfriamento de motor, que utiliza PowerFLOW e é hospedado na SIMULIA Cloud, é totalmente automatizado e não requer conhecimento prévio de simulação. Usuário simplesmente insere dados básicos sobre condição operacional desejada da máquina, e processo automatizado faz o resto, simulando como sistema de resfriamento funcionará em condição instalada.

"Conhecemos exatamente os pontos de dor dos clientes quando recorrem a tecnologias de simulação para sistemas de resfriamento de motor," disse Tristan Donley, Industry Process Consult Senior Manager da SIMULIA. "Ouvimos feedback e por isso desenvolvemos solução automatizada para o mercado."

Segundo Satheesh Kandasamy, Industry Process Expert Director da SIMULIA, "Ideia de processo automatizado originou-se de nossa experiência com fabricantes de equipamentos globalmente, onde engenheiro envolvido com testes, design de equipamento que também precisa rodar simulações para obter insight sobre razões de mudança de performance por mudanças de design. Diferente de indústria T&M, indústria IE nem sempre tem divisão CAE dedicada para suportar análise. Isso significa que engenheiros que trabalham no design e teste do equipamento têm que fazer a análise também. Infelizmente, devido à tarefa exigente de projetar equipamento, não há tempo para aprender fluxo CAE que envolve múltiplos módulos que variam bastante. Para capacitar clientes a projetar e desenvolver equipamentos de classe mundial que excelam, tomamos decisão estratégica de desenvolver este processo automatizado ponta-a-ponta para entregar resultados que clientes buscavam para projetar equipamentos de classe mundial."

Como processo automatizado da SIMULIA pode ser usado por qualquer um, independentemente de nível de experiência, permite múltiplos membros da equipe colaborarem, compartilhando informações e projetando mais eficientemente. Múltiplas execuções de design facilmente submetidas, melhores práticas incorporadas no processo automatizado reduzindo erros possíveis, enquanto equilibra melhor custo de simulação e habilita design ótimo.

"Ambiente na nuvem levou a colaboração muito mais rápida/natural entre sites e países. Capacidade de visualizar/processar resultados simultaneamente entre sites e grupos de engenharia com zero transferência de arquivos e nenhum software para instalar levou a melhor comunicação de resultados e ideias," disse Jamison Huber, 2020 SIMULIA Champion, Sr. Simulation Engineer do NA Acceleration Center na Doosan Bobcat (Bismarck, ND).

A SIMULIA oferece solução única e integrada de resfriamento de motor para indústria de máquinas industriais, construção e agrícola alavancando malha rotativa verdadeira para modelagem de ventilador de resfriamento e solver Lattice-Boltzmann totalmente transiente e alta precisão do PowerFLOW.

"Este novo processo automatizado, que conecta todos os pontos no processo CFD de simulação através de técnicas de automação incluindo visão computacional, abriu nova era para mercado de simulação de resfriamento de motor," disse Kandasamy.

Para entender a diferença que novo processo automatizado faz, deve-se entender processo sem ele. Analista precisaria conhecimento de mecânica dos fluidos, transferência de calor, modelagem de ventilador e design de trocador de calor. Também prepararia malha de superfície do modelo CAD, consumindo vários dias ou mais, e saberia preparar malha de volume. Uma vez modelo preparado, próximo passo inserir todos parâmetros no software GUI, assumindo que analista já tem entendimento íntimo do software. Infelizmente, processo muito propenso a erros onde erros humanos são frequentes. Após simulação rodar, analista processa resultados manualmente, assumindo saber o que é necessário para bom quality check e como obter informação necessária. Processo manual leva vários dias e desperdiça recursos se reruns necessários por erros na configuração.

Novo processo automatizado integra todos estes processos: prepara automaticamente malha de superfície do modelo CAD, prepara malha de volume, simplifica parâmetros de entrada, submete simulação, e auto-gera resultados padrão. Cada etapa incorpora melhores práticas desenvolvidas sobre milhares de simulações para resultado mais preciso. Economia total de tempo de trabalho até 80%.

"Como engenheiro operando em mundo competitivo, processo automatizado me dá chance de simular testes muito complexos e caros, reduzindo número de testes físicos. Processo sempre melhorado pela equipe SIMULIA, automatizando malha, configurando análise, lendo resultados, com apenas alguma intervenção minha vejo resultados muito mais rápido," disse Sergiu Ciuparu, Design Engineer do Power Train Engineering Department na Doosan Portable Power (Statesville, NC).

Processo automatizado de simulação de resfriamento de motor está situado na SIMULIA Cloud, tornando ainda mais fácil indivíduos trabalharem juntos entre departamentos e locais separados; todos arquivos mantidos em ambiente seguro acessível a qualquer momento por qualquer um designado ao projeto. Com facilidade de uso e acesso, novo processo automatizado da SIMULIA torna processo complicado extremamente simples.