Validación de Prototipos Digitales


La simulación numérica CAE, también conocida como Ingeniería Asistida por Computadora, es una herramienta presente en las principales ramas de exigencia de la industria moderna. La misma abastece a los equipos de ingeniería que desarrollan y optimizan equipamientos y proyectos. La simulación numérica permite analizar diversas físicas, tales como estructural, fluidodinámica y electromagnética, como así también realizar estudios involucrando dos o más físicas (simulación multifísica). Mientras que determinados problemas ya poseen validación reconocida en la industria, en algunos casos puede ser necesaria la validación de los métodos y de los resultados obtenidos para garantizar la calidad del análisis.

¿Qué es la Validación de Prototipos Digitales?
La validación se define como el proceso que determina la precisión con la cual el modelo computacional representa el modelo físico del mundo real.

Antes de abordar directamente la validación, es bueno identificar la etapa a la que corresponde la simulación en el ciclo de vida en un determinado proyecto. Para entender la importancia de la validación del modelo en el ciclo de desarrollo de un proyecto/producto se recomienda la lectura del artículo “Etapas del Ciclo de Vida de un Proyecto”.

La validación de prototipos digitales puede ser realizada desde la etapa inicial del ciclo de desarrollo de un proyecto o, como algunas empresas ya están utilizando, para validar prototipos de modelos que ya existen en los catálogos. La obtención de buenos resultados en estos productos significa que las consideraciones hechas en los modelos virtuales representan correctamente el comportamiento del dispositivo real, otorgando confianza y precisión para futuros análisis.

A continuación se ejemplifican algunos conceptos abordados.

I. Estudio de un Freno Automovilístico – FEA

Estudio de un Freno Automovilístico
Estudio de un Freno Automovilístico

El ejemplo anterior es un estudio estructural en el que se contempla un análisis estático y uno modal. El foco de este estudio fueron las frecuencias obtenidas y la situación del contacto de las pastillas de freno con el disco. Como respuesta se obtuvieron las frecuencias naturales del conjunto para luego ser comparadas con las frecuencias adquiridas experimentalmente.

Análisis de un sistema de freno automovilístico realizada con herramientas CAE
Análisis de un sistema de freno automovilístico realizada con herramientas CAE

La diferencia de los valores obtenidos por simulación y de los obtenidos experimentalmente es del orden del 4%.

II. Estudio de um Muffler – CFD

Estudio de um Muffler -
Estudio de um Muffler

El siguiente ejemplo presenta un análisis de CFD (Fluidodinámica Computacional) en el cual se hace énfasis en el estudio de la pérdida de presión y reducción en el nivel de ruido de un Muffler. El análisis de CFD brindó resultados próximos a los obtenidos previamente por métodos experimentales, como puede ser verificado en el siguiente gráfico.

Resultados comparativos entre un análisis CAE y un ensayo real de un Mufller
Resultados comparativos entre un análisis CAE y un ensayo real de un Mufller

III. Estudio de una Bomba – CFD

Estudio de una Bomba
Estudio de una Bomba

Este último análisis brinda la curva característica del modelo computacional de una bomba centrífuga. Fueron realizados diversos análisis, en los que el caudal del sistema fue variado para la construcción de la curva. La tecnología de simulación para máquinas rotativas ya está consolidada y ofrece resultados con pequeños márgenes de error.

Resultados comparativos entre un análisis CAE y uno real de una bomba centrífuga
Resultados comparativos entre un análisis CAE y uno real de una bomba centrífuga

Con estos ejemplos y provisto de literatura auxiliar, se espera que el ingeniero responsable por el análisis CAE comprenda que la validación de su proyecto es una necesidad. Existen diversas formas de obtener la calibración adecuada, pero objetivo de este informe no es entrar en el detalle de cada uno de estos estudios sino esclarecer la definición, importancia y utilización común de la validación de prototipos digitales.

Es importante dejar en claro que el avance de las herramientas CAE y su utilización no tiene el objetivo de eliminar la etapa de prototipado en los proyectos de ingeniería. Por el contrario, estas herramientas proveerán al equipo mayor información para que el proyecto, una vez encaminado el prototipo, esté maduro y con mayor garantía de que el desempeño esté dentro de lo esperado, reduciendo los costos innecesarios con modelos intermedios.

Para saber más sobre simulación, recomendamos los siguientes vídeos desarrollados por ESSS:

Curso Introducción a la Simulación Estructural – Módulo I
Curso Introducción a la Simulación Estructural – Módulo II

validação de protótipos_es2


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