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La eficiencia y la durabilidad de los equipos son fundamentales para la continuidad operativa en sectores como minería, procesos industriales o generación de energía. En nuestros blogs anteriores, 4 Razones para usar simulaciones en el diseño de productos y en la mejora de procesos y Optimización del mezclado y manejo de partículas con Simcenter STAR-CCM+, exploramos cómo la simulación computacional es una herramienta para enfrentar estos desafíos técnicos que surgen en el diseño y mantención de sistemas críticos.
Siguiendo en esta línea, hoy profundizaremos en cuatro áreas críticas donde la simulación avanzada puede ser un apoyo invaluable: equipos mineros, sistemas HVAC en salas eléctricas, agitadores industriales y estructuras de correas transportadoras. Exploraremos cómo las herramientas de simulación facilitan el desarrollo de soluciones para estos sistemas y permiten optimizar las operaciones asociadas.
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Índice
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Simulación DEM en equipos mineros: aumentando la eficiencia y la durabilidad
Simulación DEM con STAR-CCM+ de Siemens
La minería es una industria marcada por condiciones exigentes, donde los equipos enfrentan el desgaste constante debido a la interacción entre partículas minerales y superficies metálicas. Este desgaste puede traducirse en fallos prematuros, acumulación de material o bloqueos en equipos como trituradoras, molinos y transportadores.
Aquí es donde el Método de Elementos Discretos (DEM, por sus siglas en inglés) con herramientas como STAR-CCM+, parte del portafolio Simcenter de Siemens, resulta especialmente útil. Esta técnica de simulación permite analizar el comportamiento de cada partícula y su impacto en las superficies, lo que facilita la identificación de puntos críticos propensos al desgaste y la acumulación de material.
Por ejemplo, un molino que procesa grandes volúmenes de roca puede presentar un patrón desigual de desgaste si el flujo de partículas no se distribuye adecuadamente, la simulación DEM permite rediseñar la geometría interna para evitar esas zonas críticas, aumentando así la durabilidad y reduciendo el tiempo de inactividad por mantenimiento.
Simulación HVAC para Salas Eléctricas: control térmico y seguridad
Las salas eléctricas son el centro energético de cualquier planta industrial, ya que albergan equipos esenciales como transformadores, paneles de control y generadores. Mantener una temperatura adecuada en estos espacios es crucial para evitar sobrecalentamientos y mantener un funcionamiento seguro y eficiente de los equipos y, por extensión, de los procesos que potencian.
El desafío radica en que muchos de estos sistemas generan calor de manera continua, y si el sistema de climatización no está optimizado, pueden surgir problemas como puntos calientes y sobrecargas térmicas. Aquí, la simulación HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado por sus siglas en inglés) con STAR-CCM+ es una herramienta indispensable para diseñar y optimizar el flujo de aire.
Un caso típico es el de una sala eléctrica ubicada en una zona con altas temperaturas exteriores, como una planta minera en el desierto. La simulación HVAC permite evaluar cómo se distribuye el aire frío y detectar si hay zonas donde el calor tiende a acumularse. Con base en estos resultados, se pueden implementar ajustes, como la reubicación de las rejillas de ventilación o el aumento del flujo de aire en áreas críticas, lo que mejora la eficiencia energética y reduce el riesgo de fallos.
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Simulación CFD para agitadores: mezclas homogéneas y ahorro energético
Los agitadores son críticos en procesos que requieren la mezcla eficiente de líquidos, sólidos o gases, como ocurre en las industrias química, farmacéutica y alimentaria. Su rendimiento impacta en la calidad del producto y en el consumo energético del proceso. Sin embargo, lograr una mezcla homogénea no siempre es sencillo, especialmente cuando hay partículas que tienden a sedimentarse o zonas del tanque donde el flujo es escaso.
La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) permite modelar cómo se distribuyen los componentes en un tanque agitado y analizar si hay zonas muertas donde la mezcla no ocurre adecuadamente. Un buen ejemplo es el de un tanque que contiene una solución líquida y partículas en suspensión. Si la distribución de flujo no es óptima, algunas partículas pueden acumularse en el fondo, afectando la calidad del producto final.
Gracias a la simulación CFD, aprovechando las funciones de STAR-CCM+, es posible rediseñar las aspas del agitador para lograr una mezcla más homogénea y, al mismo tiempo, reducir el consumo energético, ya que el equipo funciona de manera más eficiente.
Esto se traduce en beneficios tangibles dentro de los procesos:
- Evita zonas muertas y acumulación de partículas, mejorando la calidad del producto.
- Optimiza el diseño del agitador para reducir el consumo de energía.
- Logra un mejor rendimiento del equipo con menos interrupciones.
- Facilita la adaptación del diseño a procesos de mayor capacidad sin perder eficiencia.
- Minimiza el gasto energético y el riesgo de errores en la mezcla, impactando positivamente en la rentabilidad.
Evaluación estructural de correas transportadoras: seguridad y vida útil
Imagen ilustrativa de simulaciones estructurales.
Las correas transportadoras están presentes en diversos procesos en sectores como la minería, la construcción y la agroindustria, ya que facilitan el movimiento eficiente de grandes volúmenes de material. Sin embargo, su buen funcionamiento no depende solo de la cinta, sino también de la estructura que la sostiene, la cual debe ser capaz de soportar tanto el peso de la carga como las fuerzas dinámicas generadas por el movimiento de la correa.
Una estructura deficiente puede provocar problemas como vibraciones excesivas, deformaciones estructurales y, en casos extremos, colapsos que ponen en riesgo la seguridad de los trabajadores. Por ello, el diseño estructural basado en simulación, utilizando programas como Femap de Siemens, es tan útil. Este tipo de análisis permite evaluar si la estructura es capaz de resistir las fuerzas a las que estará sometida y cómo responde ante condiciones ambientales adversas, como viento o lluvia.
En una operación minera, por ejemplo, es común que la capacidad de carga aumente con el tiempo, lo que puede sobrecargar estructuras diseñadas para un peso menor. Con simulación estructural, se puede anticipar este tipo de problemas y diseñar refuerzos específicos que prolonguen la vida útil del sistema sin necesidad de reemplazar la estructura completa.
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Optimización continua de procesos
La simulación computacional no es solo una herramienta de diseño; es una estrategia integral para maximizar la eficiencia, reducir costos y prolongar la vida útil de los equipos industriales. Desde DEM para mejorar equipos mineros hasta HVAC, CFD y simulaciones estructurales, cada técnica aporta soluciones concretas a desafíos complejos que impactan directamente en la rentabilidad y la seguridad operativa.
Si estás listo para dar el siguiente paso en la optimización de tus procesos industriales, te invitamos a explorar más soluciones avanzadas en PRECISIONLABS. Como partners de Siemens, te ofrecemos herramientas de simulación de última generación, como Simcenter STAR-CCM+ y Femap, para impulsar la innovación en tus operaciones.
