Como a simulação tem se destacado nas empresas para o desenvolvimento de produtos sustentáveis
As mudanças climáticas globais podem ser atribuídas, em parte, aos gases de efeito estufa emitidos por produtos e processos que fazem parte da rotina de diversas empresas, conforme especificado pelos Acordos de Paris. Desta forma, muitos países implementaram suas próprias regulamentações para controlar as emissões de gases de efeito estufa e reduzir a pegada de carbono.
No Brasil, podem-se citar alguns incentivos, políticas e planos relacionados ao controle das emissões de gases de efeito estufa e redução da pegada de carbono, tais como: Política Nacional sobre Mudança do Clima (PNMC), Plano Nacional sobre Mudança do Clima (PNMC), Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores (PROCONVE) e Política Nacional de Biocombustíveis (RenovaBio).
Dentro desse contexto, empresas têm desenvolvido soluções sustentáveis para reduzir a pegada de carbono para níveis mais seguros. Ao mesmo tempo, o ritmo dos negócios está exigindo que os desenvolvedores entreguem novos produtos ao mercado de forma mais rápida e a um custo mais baixo.
Essa aceleração, para o mercado, parece estar em desacordo com os passos cuidadosos necessários para garantir que os novos produtos sejam sustentáveis. No entanto, com a Indústria 4.0, ou seja, a integração de tecnologias digitais avançadas nas indústrias, existem alternativas para ajudar as empresas a desenvolver produtos sustentáveis no ritmo necessário.
Simulação Ansys para seleção de materiais
Os softwares de simulação de engenharia da Ansys, por exemplo, podem ajudar os engenheiros a construir e testar virtualmente em um computador. Assim, é possível testar centenas de protótipos digitais de forma mais rápida do que antes levava para construir e testar um protótipo físico.
Para avaliar o nível de adoção dessas tecnologias, a Ansys contratou a Infopro Digital para pesquisar 300 empresas na França sobre suas práticas de desenvolvimento de produtos sustentáveis.
Nessa pesquisa, 58% dos entrevistados disseram que têm dificuldade em encontrar informações confiáveis sobre propriedades de materiais para uso no design de seus produtos. Eles poderiam superar esse problema usando um software chamado Ansys Granta.
O Ansys Granta fornece um banco de dados de materiais inteligente com mais de 700 materiais e suas propriedades disponíveis para uso imediato em software de design assistido por computador (CAD) e simulação.
Figura 1 – Resolvendo desafios de sustentabilidade com inteligência de materiais.
O Granta também fornece uma única fonte de dados para as propriedades dos materiais em toda a empresa, para que todos os engenheiros possam acessar os mesmos dados de materiais. Além disso, permite adicionar no banco de dados as propriedades de materiais proprietários que você pode ter desenvolvido internamente.
Em 2021, a Electroflight quebrou o recorde de velocidade para a aeronave totalmente elétrica. Para atingir esse objetivo, os engenheiros que projetaram a aeronave utilizaram soluções Ansys para simulação estrutural, dinâmica e térmica, combinando com uma seleção cuidadosa de materiais integrada ao ambiente Ansys para alcançar as metas de peso e sustentabilidade.
Figura 2 – Seleção de material para alcançar as metas de peso e sustentabilidade.
Conheça mais sobre o Granta no webinar gratuito Como selecionar o material ideal para seu projeto.
Aspecto-chave para garantir práticas sustentáveis
Um aspecto-chave para garantir práticas sustentáveis é a adoção de métodos de desenvolvimento de produtos mais eficientes e inteligentes.
O software de simulação pode ajudar as organizações a alcançar ganhos substanciais de eficiência durante o processo de desenvolvimento de produtos.
Com a simulação, o engenheiro pode responder muitas perguntas que possam surgir, antes de implementar qualquer coisa. O engenheiro pode projetar seu equipamento, avaliar dinâmicas de linhas de produção e equipamentos, realizar testes operacionais e verificar cada etapa do processo.
Algo tão simples como mover um equipamento para uma área diferente pode aumentar significativamente a eficiência de toda a planta. É claro que mover fisicamente equipamentos não é uma tarefa simples.
Com as simulações, isso é incrivelmente fácil. Pode ser tão simples quanto arrastar o mouse e clicar algumas vezes para testar diferentes configurações.
Ansys Discovery Simulation permite projetar e simular de forma instantânea.
Impulsionando um futuro mais sustentável
Para um futuro sustentável é imprescindível a utilização da energia renovável como mecanismo da sustentabilidade. A energia está no centro do desafio climático – e é fundamental para a solução.
Por isso, as empresas têm desenvolvido diversas tecnologias de energia alternativas. Algumas delas são:
- Energia eólica
- Energia solar
- Combustíveis de aviação sustentáveis
- Energia geotérmica
- Energia nuclear
- Hidrogênio verde
- Biocombustíveis
- Baterias
- Captura de carbono.
Com o advento dessas tecnologias surge a necessidade de desenvolver toda uma cadeia de sistemas de armazenamento, transporte, avanços em resistência de materiais, entre outros. Desta forma, a simulação torna-se uma ferramenta imprescindível para inovar e testar conceitos idealizados para desenvolvimento de produtos inovadores.
Simulação para projetos de equipamentos, máquinas elétricas e geradores
A WEG, empresa brasileira líder de longa data em design e produção de máquinas elétricas, adquiriu expertise para fornecer esses sistemas e componentes de energia renovável. A WEG Energy aproveita as soluções da Ansys durante todo o processo de desenvolvimento e até mesmo durante a operação do produto, para desenvolver equipamentos confiáveis.
Para projetos de aerogeradores a WEG utiliza grande parte das soluções Ansys, tendo benefícios nos projetos mecânicos, eletromagnéticos e de térmicos dos equipamentos.
Em um projeto recente, foi possível reduzir os custos de fabricação dos rotores de um gerador em 20%, com as soluções para análise de fluídos foi possível reduzir as perdas de ventilação em 23% e o peso total em 14%.
Resultados assim contribuem com um desenvolvimento mais sustentável, utilizando menos matéria prima, resultando em equipamentos mais eficientes e duráveis.
A figura 3 demonstra a simulação do gerador da turbina eólica, onde foram avaliados fatores eletromagnéticos, térmicos e estruturais.
Figura 3 – Simulação de um gerador magnético permanente de turbina eólica.
Para saber mais sobre as tendências no setor, acesse o artigo A digitalização industrial e o caminho traçado pelo setor eólico.
Redução de consumo de energia em componentes eletrônicos
A indústria de eletrônicos também trabalha ativamente para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e redução do consumo de energia. No entanto, este rápido avanço traz desafios na hora de equilibrar potência, desempenho, confiabilidade e custo.
Para mais informações, acesse o webinar Melhores práticas de simulação para confiabilidade de eletrônicos.
Processadores modernos de classe de servidores, contendo bilhões de transistores operando em frequências de gigahertz, consomem energia significativa e geram calor. Altas temperaturas podem levar à degradação de desempenho, falta de confiabilidade e falha prematura, destacando a necessidade crítica de gerenciar o consumo de energia de forma eficiente.
Para enfrentar esses desafios, os engenheiros da AMD utilizaram ferramentas avançadas de simulação, como o Ansys PowerArtist, para analisar o consumo de energia nos estágios iniciais de design. Ao rastrear a energia RTL em vários cenários, eles identificaram áreas de energia desperdiçada e implementaram mudanças específicas no RTL para otimizar a eficiência energética.
Essa abordagem permitiu a rápida avaliação de múltiplos cenários de design, possibilitando que os engenheiros tomassem decisões para reduzir efetivamente o consumo de energia.
Através da análise precoce de energia e simulações iterativas, os engenheiros da AMD alcançaram resultados notáveis em otimização de energia.
Implementando sugestões do PowerArtist, eles reduziram o consumo de energia em modo ocioso em mais de 70% durante o projeto. A curva de potência versus largura de banda mostrou uma melhoria de 400%, demonstrando reduções substanciais no consumo de energia e melhorias de desempenho.
Por fim, a simulação tem sido um recurso indispensável às empresas para desenvolver e testar produtos em ambiente virtual e consequentemente verificar o atendimento de requisitos operacionais, desempenho, normas e emissões de carbono.
Nossos engenheiros especialistas em simulação estão prontos para ajudar empresas e profissionais que queiram desenvolver produtos mais sustentáveis, em projetos com economia de combustível e matéria-prima, redução de custos e emissão de carbono, entre outros. Entre em contato e descubra como a simulação se aplica aos seus projetos.
