Cómo las empresas desarrollan productos más sostenibles con ayuda de la simulación
Los cambios climáticos en el mundo pueden atribuirse, en gran parte, a los gases de efecto invernadero emitidos por los productos y procesos que forman parte de la rutina de diversas empresas, tal y como se especifica en los Acuerdos de París. Como resultado, muchos países aplicaron sus propias normativas para controlar las emisiones de gases de efecto invernadero y reducir su huella de carbono.
En este contexto, las empresas han desarrollado soluciones sostenibles para reducir la huella de carbono a niveles más seguros. Al mismo tiempo, el ritmo de los negocios obliga a los desarrolladores a lanzar nuevos productos al mercado con mayor rapidez y a menor costo.
Para el mercado, esta aceleración parece contradictoria con las cuidadosas medidas necesarias para garantizar que los nuevos productos sean sostenibles. Sin embargo, con la industria 4.0, es decir, la integración de tecnologías digitales avanzadas en las industrias, existen alternativas para ayudar a las empresas a desarrollar productos sostenibles al ritmo necesario.
Simulación Ansys para la selección de materiales
Los softwares de simulación de ingeniería Ansys, por ejemplo, pueden ayudar a los ingenieros a construir y probar virtualmente en un ordenador. Esto permite probar cientos de prototipos digitales en menos tiempo del que se tardaba en construir y probar un prototipo 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.
En esta encuesta, el 58% de los encuestados afirmaron tener dificultades para encontrar información confiable sobre las propiedades de los materiales para utilizarla en el diseño de sus productos. Podían superar este problema utilizando el software llamado Ansys Granta.
Ansys Granta proporciona una base de datos inteligente de materiales con más de 700 materiales y sus propiedades disponibles para su uso inmediato en software de diseño asistido por ordenador (CAD) y simulación.
Figura 1 – Resolviendo dificultades de la sostenibilidad con la inteligencia de materiales.
Granta también proporciona una única fuente de datos para las propiedades de los materiales en toda la empresa, de modo que todos los ingenieros tengan acceso a los mismos datos de materiales. Además, Granta también permite añadir a la base de datos propiedades de materiales que se hayan desarrollado internamente.
En 2021, Electroflight batió el récord de velocidad para una aeronave totalmente eléctrica. Para lograr este objetivo, los ingenieros que diseñaron el avión utilizaron soluciones Ansys de simulación estructural, dinámica y térmica, combinadas con una cuidadosa selección de materiales integrados con el entorno Ansys para alcanzar los objetivos de peso y sostenibilidad.
Figura 2 – Selección de materiales para alcanzar los objetivos de peso y sostenibilidad.
Obtén más información sobre Granta en el webinar gratuito Cómo seleccionar el material ideal para tu proyecto.
Clave para garantizar prácticas sostenibles
Un aspecto clave para garantizar prácticas sostenibles es adoptar métodos de desarrollo de productos más eficientes e inteligentes. El software de simulación puede ayudar a las organizaciones a conseguir mejoras sustanciales de eficiencia durante el proceso de desarrollo de productos.
Con la simulación, el ingeniero puede responder a muchas preguntas que pueden surgir antes de implementar algo. El ingeniero puede diseñar sus equipos, evaluar dinámicas de las líneas de producción y equipos, realizar pruebas operativas y comprobar cada etapa del proceso.
Algo tan simple como trasladar un equipo a un área diferente puede aumentar significativamente la eficiencia de toda la planta. Por supuesto, trasladar físicamente los equipos no es una tarea sencilla. Con las simulaciones, es increíblemente fácil. Puede ser tan sencillo como arrastrar el ratón y hacer clic unas cuantas veces para probar distintas configuraciones. Descubre cómo Ansys Discovery Simulation permite diseñar y simular al instante:
Promoviendo un futuro más sostenible
Para un futuro sostenible es esencial utilizar energías renovables como mecanismo de sostenibilidad. La energía está en el centro del desafío climático – y es fundamental para la solución.
Por esta razón, las empresas han creado diversas tecnologías de energías alternativas. Algunas de ellas son:
- Energía eólica
- Energía solar
- Combustibles de aviación sostenibles
- Energía geotérmica
- Energía nuclear
- Hidrógeno verde
- Biocombustibles
- Baterías
- Captura de carbono.
Con la aparición de estas tecnologías surge la necesidad de desarrollar toda una cadena de sistemas de almacenamiento, transporte, avances en la resistencia de los materiales, entre otros. De este modo, la simulación se convierte en una herramienta esencial para innovar y probar conceptos idealizados para el desarrollo de productos innovadores.
Simulación para proyectos de equipos, máquinas eléctricas y generadores
WEG, empresa brasileña líder desde hace años en diseño y producción de maquinaria eléctrica, ha adquirido la experiencia necesaria para suministrar estos sistemas y componentes de energías renovables. WEG Energy utiliza las soluciones de Ansys durante todo el proceso de desarrollo e incluso durante el funcionamiento del producto para desarrollar equipos confiables.
Para los proyectos de aerogeneradores, WEG utiliza gran parte de las soluciones Ansys, obteniendo beneficios en las fases de diseño mecánico, electromagnético y térmico de los equipos.
En un proyecto reciente, fue posible reducir los costos de fabricación de los rotores de un generador en un 20%, con soluciones para el análisis de fluidos fue posible reducir las pérdidas por ventilación en un 23% y el peso total en un 14%.
Resultados como éstos contribuyen a un desarrollo más sostenible, al utilizar menos materias primas, lo que se traduce en equipos más eficientes y duraderos.
La figura 3 muestra la simulación del generador de una turbina eólica, donde se evaluaron los factores electromagnéticos, térmicos y estructurales.
Figura 3 – Simulación de un generador magnético permanente de turbina eólica.
Reducción del consumo de energía de los componentes electrónicos
La industria de componentes electrónicos también trabaja activamente para desarrollar tecnologías más eficientes y reducir el consumo de energía. Sin embargo, este rápido avance conlleva desafíos cuando se trata de equilibrar potencia, rendimiento, confiabilidad y costo.
Para más información, visita el webinar Mejores prácticas para garantizar la confiabilidad de los componentes electrónicos.
Los procesadores modernos de clase servidor, que contienen miles de millones de transistores funcionando a frecuencias de gigahercios, consumen mucha energía y generan calor. Las altas temperaturas pueden degradar el rendimiento y provocar fallos prematuros, lo que subraya la necesidad de gestionar eficientemente el consumo de energía.
Para hacer frente a estos desafíos, los ingenieros de AMD utilizaron herramientas de simulación avanzadas, como Ansys PowerArtist, para analizar el consumo de energía en las primeras fases del diseño. Al realizar un seguimiento de la energía RTL en varios escenarios, identificaron áreas de energía desperdiciada e implementaron cambios RTL específicos para optimizar la eficiencia energética.
Este enfoque permitió evaluar rápidamente múltiples escenarios de diseño, lo que permitió a los ingenieros tomar decisiones para reducir eficazmente el consumo de energía.
Mediante análisis tempranos de la potencia y simulaciones iterativas, los ingenieros de AMD han logrado resultados notables en la optimización de la potencia.
Siguiendo las sugerencias de PowerArtist, redujeron el consumo de energía en reposo en más de un 70% durante el proyecto. La curva de potencia frente a ancho de banda mostró una mejora del 400%, lo que demuestra una reducción sustancial del consumo de energía y una mejora del rendimiento.
Implementa simulación en tus proyectos para desarrollar productos más sostenibles
Por último, la simulación se ha convertido en un recurso indispensable para que las empresas desarrollen y prueben productos en un entorno virtual y, en consecuencia, verifiquen el cumplimiento de los requisitos operativos, el rendimiento, las normas y las emisiones de carbono.
Nuestros ingenieros especializados en simulación están a disposición de las empresas y profesionales que quieran desarrollar productos más sostenibles, en proyectos que ahorran combustible y materias primas, reduzcan costes y emisiones de carbono, entre otros. Contáctanos y descubre cómo aplicar la simulación a sus proyectos.
