El diseño y la optimización de procesos de mezclado, manipulación de partículas y flujo de líquidos son desafíos fundamentales en industrias como la farmacéutica, la alimentaria, la química y la de materiales avanzados. Estas tecnologías permiten mejorar la eficiencia operativa, minimizar costos de mantenimiento y maximizar la durabilidad de los equipos, todo ello sin recurrir a pruebas físicas costosas.
Además, facilitan el desarrollo de formulaciones más homogéneas, la reducción del desperdicio de materiales y la mejora en el control de calidad, adaptándose a las exigencias específicas de cada sector.
Para abordar estos retos, Simcenter STAR-CCM+ ofrece una plataforma de simulación multifísica avanzada que permite modelar fenómenos complejos con alta precisión. Su enfoque integral facilita la toma de decisiones estratégicas basadas en datos, reduciendo tiempos de desarrollo y optimizando el rendimiento de los productos desde las primeras etapas de diseño.
Este artículo explora cómo esta solución transforma los procesos industriales a través del gemelo digital, la exploración de múltiples puntos de diseño, la integración con Siemens Xcelerator y la simulación de flujo de partículas con el método de elementos discretos (DEM).
Simcenter STAR-CCM+ es una herramienta de simulación de última generación diseñada para abordar los desafíos más complejos en el análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD). Su capacidad no se limita al estudio del comportamiento de fluidos, sino que se extiende a la simulación multifísica, abarcando transferencia de calor, interacciones fluido-estructura y modelado de flujos reactivos.
Esta versatilidad lo convierte en una solución indispensable en sectores como la minería, la energía y la manufactura avanzada, donde la optimización de diseños y procesos es crítica para mejorar el rendimiento, la eficiencia y la confiabilidad de los productos.
Sus capacidades se sustentan en cuatro pilares fundamentales:
Esta combinación de capacidades permite reducir la incertidumbre en las decisiones de diseño y mejorar la eficiencia operativa desde la fase conceptual hasta la producción.
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El desarrollo de soluciones innovadoras requiere la capacidad de evaluar y comparar rápidamente múltiples configuraciones sin comprometer tiempos ni costos. Simcenter STAR-CCM+ permite realizar exploraciones paramétricas y optimizaciones en paralelo, integrando técnicas avanzadas. Este enfoque ofrece ventajas claves:
Gracias a sus avanzados algoritmos de simulación, permite mejorar productos y procesos sin comprometer la velocidad de implementación o de salida al mercado.
En un entorno donde la velocidad de desarrollo es un factor competitivo clave, la capacidad de obtener resultados en horas, en lugar de días o semanas, marca una diferencia sustancial. Simcenter STAR-CCM+ incorpora funciones avanzadas que permiten ejecutar simulaciones complejas con una rapidez sin precedentes.
Los beneficios de esta optimización incluyen:
Además, su integración con Siemens Xcelerator potencia la automatización y optimización de procesos mediante inteligencia artificial y aprendizaje automático, brindando una ventaja competitiva significativa.
El modelado mediante el“método de elementos discretos" (DEM) es una técnica esencial para simular el comportamiento de partículas en procesos industriales donde los materiales granulares, polvos o fluidos no newtonianos juegan un papel crítico.
Simcenter STAR-CCM+ permite evaluar con precisión la interacción entre partículas, su contacto con superficies y los efectos de fuerzas externas, proporcionando información clave para optimizar equipos y procesos.
Las aplicaciones del DEM abarcan una amplia gama de sectores, entre ellos:
Al modelar estos procesos con alta fidelidad, las empresas pueden minimizar costos operativos y mejorar la confiabilidad de sus equipos.
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Un ejemplo destacado de la aplicación de Simcenter STAR-CCM+ es la simulación de cavitación en bombas centrífugas de doble succión, como es el caso de la optimización realizada por Mechanical Solutions Incorporated (MSI).
MSI necesitaba predecir con precisión el rendimiento de la bomba en su Punto de Máxima Eficiencia (BEP), así como en caudales cercanos a este. Además, era fundamental identificar en qué condiciones se produciría cavitación para evitar problemas operativos.
Utilizando Simcenter STAR-CCM+, lograron:
Este enfoque permitió a MSI comprender mejor el rendimiento de la bomba en un amplio rango de operación, asegurando su robustez y reduciendo costos de validación física. Una solución eficaz para cualquier industria que dependa de sistemas de bombeo optimizados.
Los sistemas de flujo de fluidos pueden sufrir obstrucciones, acumulación de materiales peligrosos e ineficiencias que afectan la calidad y seguridad del proceso.
Simcenter STAR-CCM+ integra el método DEM para detectar y corregir estos problemas en la etapa de diseño, evitando fallos durante la operación.
El impacto de partículas sobre superficies genera desgaste y erosión, reduciendo la vida útil de los equipos. Para mitigar este problema, Simcenter STAR-CCM+ ofrece modelos específicos de erosión:
Estos modelos permiten optimizar el diseño de equipos expuestos a partículas abrasivas, como lechos fluidizados, flujos de lodos y equipos de procesamiento en la industria química y alimentaria.
La simulación avanzada con Simcenter STAR-CCM+ permite a las empresas optimizar el rendimiento de sus procesos, mejorar la confiabilidad de sus productos y reducir costos operativos sin depender de pruebas físicas extensas.
Su capacidad para modelar fenómenos multifísicos y explorar múltiples alternativas de diseño lo convierte en una herramienta clave para la innovación y la competitividad..
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