El software de dinámica de fluidos computacional ahorra tiempo y dinero mediante la simulación
En hevvy/toyo pumps utilizamos lo más reciente en tecnología para resolver los problemas de nuestros clientes. Ya se trate de un impulsor y voluta personalizados para una aplicación específica del cliente, un nuevo impulsor capaz de transportar los sólidos más pesados de la manera más eficiente, dedicar tiempo en investigar como el desgaste podría afectar los diseños existentes o desarrollar con nuestro equipo de trabajo un agitador totalmente nuevo que cree la combinación perfecta de agitación y mezcla, el laboratorio de desarrollo de hevvy está siempre dispuesto a aceptar el desafío.
Hoy quiero enfocarme en las ventajas competitivas del uso del software de dinámica de fluidos computacional (cfd) para simular el flujo a través de las bombas, al utilizar esta tecnología para mejorar nuestros productos actuales o diseñar nuevos componentes.
La mejor parte de la simulación es que ahorra mucho tiempo y dinero en las fases de desarrollo y prototipado del diseño. Tradicionalmente, para generar un nuevo diseño se utilizaba la teoría hidráulica combinada con la experiencia del diseñador. Luego se creaba un prototipo para probarlo físicamente. Todo esto puede tomar mucho tiempo y ser costoso, especialmente si los resultados no son tan buenos como se espera, lo que requeriría repetir este proceso varias veces. Con la simulación, mucho de eso puede realizarse con unos pocos clics seguidos de varias horas de simulación, como mucho. Esto también permite realizar pequeños retoques. Por ejemplo, un retoque en el ángulo de entrada de un impulsor para producir la mejor eficiencia, puede ser una tarea relativamente rápida. Otro ejemplo podría involucrar la generación de una curva completa de la bomba a través de simulación para verificar el punto de mejor eficiencia (bep). También hemos utilizado simulaciones para calcular la magnitud y dirección del empuje axial de una bomba, a fin de asegurar que las paletas expulsoras de un impulsor estén funcionando de manera efectiva y, en última instancia, asegurar que utilizamos los cojinetes correctos para manejar el empuje.
Con la CFD se facilita probar diseños más revolucionarios o no convencionales, dado que prácticamente no hay nada que perder si los resultados no son favorables. Esto puede hacer realmente que todo el proceso de investigación y desarrollo sea un libro abierto. Uno de los principales ejemplos de esto ocurrió en el desarrollo de un agitador nuevo mejorado. Con la cfd fue sencillo probar varios diseños completamente diferentes, algunos de ellos muy inusuales. Finalmente se seleccionó el diseño que se ve abajo como el mejor, dado que proporcionaba el más alto empuje hacia abajo para agitar los sólidos asentados debajo, a la vez que realizaba una mezcla para que los sólidos fueran recogidos por la bomba. Además tenía las mejores características de desgaste, que le harían durar más que los demás en lodos abrasivos.
Esta tecnología de simulación también puede combinarse con un software de optimización matemática para buscar y encontrar automáticamente el diseño mejor u óptimo. Recientemente hubo una aplicación específica en la que necesitábamos una eficiencia más alta en una bomba debido a las condiciones de operación. El proceso comenzó con la simulación del flujo a través del diseño de bomba existente. Esto arrojó resultados básicos, y se utilizó para comparar con los resultados de las pruebas físicas a fin de asegurar la exactitud de la simulación. A continuación se asignaron los parámetros de diseño para el impulsor. Los parámetros son simplemente variables que pueden cambiarse para modificar el diseño. Algunos de los parámetros eran los ángulos de entrada y de salida de las paletas del impulsor y la inclinación de la paleta. Estos parámetros se cargaron en el software de optimización, que luego comenzó a modificarlos de manera aleatoria a fin de generar diferentes diseños, realizar la simulación y finalmente obtener un resultado de eficiencia para cada diseño. El software de optimización puede luego refinar los diseños que se ven prometedores y acotar hasta llegar al diseño óptimo.
La CFD, además, abre más posibilidades, ya que nos permite realmente mirar dentro de nuestras bombas y ver qué ocurre cuando están funcionando. Existen innumerables opciones para calcular y ver los resultados de una simulación. Por supuesto, los resultados importantes como la altura de elevación, eficiencia y potencia se calculan a partir de una simulación. También se pueden medir los empujes axial y radial, como se indicó antes. Por lo común, se examinan visualmente las presiones y velocidades en busca de zonas de presión alta o baja o para encontrar áreas de recirculación. También pueden investigarse las fuerzas a través de la bomba en busca de áreas en las que pueda haber excesiva fuerza sobre una superficie.
El software de CFD realmente ha abierto muchas puertas para hevvy pumps y ayudó a cambiar la fase de diseño. Puede dedicarse más tiempo al diseño que al prototipado y las pruebas. Ahora tenemos mucha más libertad para investigar diseños potenciales que pueden haber sido considerados previamente como que ‘no valían la pena’ para el tiempo y el dinero que costarían. Podemos realizar simulaciones sobre nuevos componentes antes de que vayan a producción. También ha probado ser invalorable la investigación de nuestros productos actuales para ver qué es realmente lo que ocurre y determinar áreas de mejora mediante modificaciones o incluso el rediseño completo de componentes.
Si usted o su cliente tiene un problema de diseño de una bomba personalizada que quiere que estudiemos, llámenos. Hemos diseñado por encargo antes, y nos encanta hacerlo nuevamente. Haremos todo lo posible para hacer frente a los crecientes desafíos de nuestros clientes.
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