4 exemplos de aplicação da simulação computacional em equipamentos industriais
As ferramentas de simulação computacional em projetos de equipamentos industriais revolucionam a maneira como as máquinas são projetadas e otimizadas. Isso porque a simulação possibilita o desenvolvimento de projetos com mais agilidade, segurança e redução de custos.
Por meio da criação de modelos virtuais que replicam o comportamento dos equipamentos na vida real, os engenheiros e projetistas podem testar diferentes cenários e fazer ajustes antes de implementá-los na prática.
A simulação computacional é aplicada pelo uso de softwares que usam modelos matemáticos para gerar previsões que podem ocorrer em determinada operação, reduzindo os riscos e potencializando os processos simulados.
Os testes valem também para máquinas já em uso, aumentando a produtividade. Isso reduz significativamente os custos por falhas e paradas de equipamento, além de garantir maior durabilidade e segurança.
Se você já desenvolve equipamentos industriais, fale com um de nossos especialistas e veja como implementar ferramentas de simulação nos seus produtos e processos.
As possibilidades de aplicação da simulação computacional em equipamentos industriais
A simulação computacional pode ser usada em diferentes processos tanto na fase de projeto e desenvolvimento de produtos quanto com as máquinas já estão em uso. Trata-se de um importante investimento para aumentar a competitividade no mercado.
Seu uso vem crescendo cada vez mais e traz a vantagem de simular um comportamento real, diminuindo a necessidade de protótipos físicos, o que torna o processo mais seguro, eficiente e econômico. Entre seus benefícios podemos destacar:
- Menor tempo para produção de equipamentos e máquinas
- Lançamento ágil de novos produtos no mercado
- Redução de custo para implementar ou mudar novas plantas
- Aperfeiçoamento do projeto com maior precisão
- Melhores avaliações sobre a segurança dos equipamentos
- Maior previsão de falhas por fadiga e paradas
- Manutenção preditiva
- Monitoramento em tempo real
Dito isso, é possível aplicar a simulação computacional em diversos contextos industriais, servindo para setores diversos como automotivo, aéreo, energia, agronegócio, entre outros. As possibilidades de aproveitamento são diversas. Veja alguns exemplos:
Otimização de máquinas em operação
A simulação pode ser usada para projetar e otimizar equipamentos industriais, como bombas, compressores e turbinas, para garantir que eles funcionem com eficiência máxima e atendam aos requisitos de desempenho.
Isso pode incluir a simulação do fluxo de fluidos ou gases através do equipamento para determinar o comportamento e a eficiência do equipamento. Desse modo, o uso da tecnologia garante otimização dos recursos e aumento da segurança.
Os resultados da simulação computacional podem ajudar os engenheiros a identificar pontos críticos do sistema, a entender o desempenho de diferentes componentes e a avaliar o impacto de mudanças em parâmetros específicos.
Com base nesses resultados, é possível tomar decisões mais informadas e fazer ajustes no design ou na operação da máquina para melhorar sua eficiência e garantir o melhor desempenho para os sistemas.
Saiba mais no webinar Eficiência energética industrial através da simulação.
Previsão da performance de complexos industriais
Isso é possível porque a simulação cria um modelo virtual do complexo, que inclui seus equipamentos, processos e interações, e simula o seu funcionamento em condições diversas, como variações na carga, falhas em equipamentos, ou mudanças nas políticas de operação.
Assim, é possível testar os cenários e otimizar os processos antes da implementação. Os modelos virtuais gerados podem considerar diferentes aspectos como configuração das instalações, os fluxos de materiais e produtos, as condições ambientais, entre outros.
Nesse sentido, a simulação permite a criação de complexos mais eficientes e seguros, com menor risco e menor custo. Também contribui para a otimização do tempo de desenvolvimento e implementação de projetos, aumentando a competitividade e a lucratividade da empresa.
Análise de confiabilidade e produtividade
Através da simulação computacional, é possível identificar possíveis pontos de falha e gargalos no sistema, bem como avaliar o impacto de mudanças no processo ou na operação. Assim é possível tomar decisões mais embasadas, aumentando a produtividade.
A simulação computacional de confiabilidade é especialmente útil para sistemas complexos que não podem ser facilmente avaliados por meio de modelos analíticos. Ao criar um modelo do sistema com o software fica mais fácil simular suas condições operacionais.
Algumas das vantagens da análise de confiabilidade com simulação computacional incluem a capacidade de lidar com sistemas complexos e a de simular condições operacionais extremas que não podem ser testadas na vida real.
A análise de confiabilidade e produtividade também permite a otimização dos custos de manutenção, através da identificação de equipamentos e sistemas que possam ter um maior risco de falha.
Identificação e redução de gargalos na produção
Por fim, a simulação computacional é uma ferramenta importante para a identificação e redução de gargalos, permitindo a otimização da capacidade produtiva e redução de custos, além de contribuir para a melhoria da qualidade dos produtos e do ambiente de trabalho.
Observe que a simulação é uma técnica avançada que permite que engenheiros avaliem o desempenho do sistema de produção e identifiquem possíveis problemas que possam estar afetando a produtividade e a eficiência da operação.
É importante destacar que na hora de escolher um software de simulação computacional é preciso analisar se atendem às necessidades do seu negócio e se oferecem suporte e consultoria ativa para tirar dúvidas e resolver quaisquer problemas, como oferecido pela ESSS.
Exemplos de equipamentos que podem ser desenvolvidos com simulação
A aplicação da simulação computacional em equipamentos industriais pode acontecer no desenvolvimento de diferentes projetos, tais como turbomáquinas, motores elétricos, transformadores e trocadores de calor.
1. Turbomáquinas
Entre os tipos de turbomáquinas, podemos destacar as turbinas, ventiladores, máquinas de bombeamento e compressores utilizados em refrigeração. Esse tipo de equipamento é essencial para diversas aplicações, como geração de energia, produção de petróleo e gás, processos químicos e muitas outras.
A simulação computacional permite a sua otimização em termos de desempenho, eficiência e segurança.
Considerando que são um equipamentos que envolvem a geração e consumo de energia elétrica, o aumento da eficiência das turbomáquinas é essencial para o desenvolvimento industrial. Com o uso de ferramentas de simulação computacional é possível:
- Avaliar o desempenho em diferentes condições operacionais
- Identificar possíveis pontos de falha
- Realizar ajustes para melhorar a eficiência
- Otimizar o projeto das máquinas
Seja no desenvolvimento de ventiladores, bombas, compressores ou turbinas, a simulação permite iterar e melhorar rapidamente os projetos, fornecendo informações sobre as principais métricas antes dos testes físicos e da fabricação.
Para saber mais sobre o assunto, confira nosso artigo Domínios rotativos para simulação de turbomáquinas e conheça as principais dúvidas que surgem durante a criação de uma simulação de turbomáquinas.
O Instituto ESSS também oferece o curso online de modelagem computacional de turbomáquinas com Ansys CFD para quem quer aprender mais sobre o assunto.
2. Motores elétricos
Amplamente utilizados em diversos setores como automotivo, aeronáutico, naval e industrial, os motores elétricos também podem ser projetados com o uso de simulação computacional. Os modelos virtuais detalham a geometria dos motores, incluindo bobinas, ímãs, núcleos e outras características.
Ao simular o desempenho em diferentes cargas, velocidades e temperaturas é possível obter um produto mais eficiente, seguro e otimizado. Tudo isso reduzindo os custos com protótipos virtuais e aumentando a segurança do resultado.
Alguns exemplos de aplicações da simulação computacional em motores elétricos incluem:
- Otimização da geometria do rotor e do estator
- Avaliação do desempenho em diferentes cargas
- Análise da dinâmica de fluidos e da transferência de calor
- Análise de vibrações e ruídos.
- Estudo da vida útil do motor
Para entender melhor como a simulação pode ser aplicada em projetos de motores elétricos, veja nosso webinar sobre o tema.
3. Transformadores
A produção de transformadores competitivos no mercado exige um desenvolvimento com alto nível de precisão. Os projetos de transformadores são essenciais para garantir o correto funcionamento de sistemas elétricos de alta e baixa tensão.
Para um desenvolvimento eficaz, os transformadores devem ser cuidadosamente projetados para atender às necessidades específicas de cada aplicação e simulação computacional entra como uma ferramenta essencial.
A simulação computacional de transformadores normalmente envolve a modelagem dos componentes principais do transformador, incluindo o núcleo, o enrolamento primário, o enrolamento secundário e o isolamento.
O objetivo é avaliar a performance do transformador em diferentes cenários, como diferentes cargas e níveis de tensão. Assim como os outros exemplos, essa aplicação permite que os engenheiros estabeleçam o melhor desempenho para os transformadores.
Para aprofundar o assunto, leia o conteúdo sobre o uso de simulação computacional no desenvolvimento de projetos de transformadores e entenda como o processo funciona na prática.
4. Trocadores de calor
O projeto e operação dos trocadores de calor devem ser cuidadosamente planejados e monitorados para garantir a eficiência do processo e a segurança dos operadores e do meio ambiente.
Nesse sentido, é preciso atender as regulamentações, evitar fadiga térmica e corrosão gerada pelo aumento da temperatura através da simulação computacional. Com ela, se obtém um projeto mais otimizado e confiável, com maior previsão da vida útil.
Por exemplo, a simulação pode ser usada para avaliar o desempenho do trocador de calor em diferentes taxas de fluxo de fluidos e temperaturas de entrada e saída, permitindo o ajuste ideal para o design assim como adaptar possíveis pontos fracos para aumentar a durabilidade.
Para conhecer exemplos e entender melhor como otimizar esses equipamentos, aumentando seu tempo de vida útil, assista ao webinar Melhores práticas de simulação para projetos de trocadores de calor.
Implemente soluções de simulação nos seus projetos
Como vimos, a simulação computacional tem muito a contribuir para o desenvolvimento de projetos. Se você tem interesse em saber como inserir a simulação computacional no desenvolvimento de equipamentos industriais, tire suas dúvidas com um de nossos especialistas
