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Automatización del Proceso de Análisis de un Transformador Eléctrico Mayo 2015 Agenda Introducción COMPLX Industria de Transformadores Problemática Solución Estrategia Aplicación Automatización del Proceso (pre-WB) Automatización del Proceso (post-WB) Trabajo a Futuro Conclusiones Advanced Engineering for Real Solutions Barreras para Simular • 38% de las empresas que no usan simulación, culpan al costo del hardware, software y entrenamiento. •Las empresas que sub-utilizan sus capacidades de simulación mencionan: 2013, Lifecycle Insights, Simulation Driven Design Software Advanced Engineering for Real Solutions 3 ¿Quién es COMPLX? Firma de Ingeniería Mexicana compuesta por un grupo de Ingenieros postgraduados con Experiencia Académica e Industrial. Especializados en CAE, específicamente en Análisis de Elementos Finitos (FEA) y Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Respaldado por una Sólida Visión de Negocios. COMPLX entiende que la única manera en que las empresas lograrán sobrevivir es aumentando su COMPETITIVIDAD. Fórmula para obtener Competitividad Sostenible INNOVACION Advanced Engineering for Real Solutions + PRODUCTIVIDAD Propuesta de Valor Generación de competitividad para nuestros clientes basada en capacidades avanzadas de Simulación de Ingeniería (FEA & CFD) ACCESO Modelos Comerciales Flexibles COMPLEMENTO Grandes Empresas PYMES REDUCCIÓN DE COSTO INCREMENTO EN VENTAS Optimización Mejoras al proceso Reducción de defectos Innovación de Productos Rediseño para cumplir nuevas regulaciones del mercado Advanced Engineering for Real Solutions RETORNO DE LA INVERSIÓN Introducción de Nuevos Productos: Reducción de costos de desarrollo y validación Aseguramiento del desempeño Industria de Transformadores Eléctricos • Se puede agrupar en 3 grandes segmentos Potencia 130 Kv – 400 Kv 10 MVA – 200 MVA 100 KUSD a 4 MDD Distribución 6 KV – 26 KV 15 KVA – 1 MVA 1 KUSD a 10 KUSD Advanced Engineering for Real Solutions Industriales 130 KV – 260 KV 1 MVA – 15 MVA 20 KUSD a 200 KUSD 6 Desafíos Capacidades •La empresa contaba con capacidades de simulación, las cuales eran utilizadas exclusivamente por el departamento de R&D. Procedimiento •El procedimiento de diseño actual era incompatible con los nuevos requerimientos del mercado. Recursos •En principio, los ingenieros de diseño tenían poco tiempo para aprender y realizar simulaciones. Advanced Engineering for Real Solutions 7 Oportunidad Incluir herramientas CAE en etapas tempranas del diseño, por medio de la generación de: 1. 2. 3. Competencias enfocadas en las actividades del equipo (FEM lineal estático). Metodologías para analizar componentes críticos. Competencias de Automatización. Automatización Métodos Ultimate Strength Yield Strength (Elastic Limit) Failure Strai n Hard enin g Nec king Bases Técnicas Advanced Engineering for Real Solutions 8 Aplicación: Base de Transformador • Durante su izaje, la base del transformador sostiene el peso del aceite, además de la “parte viva” (núcleo y bobinas). • Sucede en condición estática. • Se desea mantener los esfuerzos y deformaciones del material (A36) en el rango lineal. • Se desea validar el diseño, antes de generar los dibujos de fabricación de la base. Advanced Engineering for Real Solutions 9 Macro en APDL • Un macro genera la geometría, malla el modelo y aplica las cargas. • Shell 63 con 5 constantes reales para simular los diferentes espesores de placa (12.7 mm 51 mm). • Se revisan los esfuerzos de VonMises a fin de asegurar la integridad del sub-ensamble. Advanced Engineering for Real Solutions 10 Mechanical APDL vs. Workbench • Ansys Parametric Design Language es el lenguaje de comunicación entre Workbench y el solucionador de Ansys. • Cuando el usuario “resuelve” un análisis en Workbench, sucede lo siguiente: 1. 2. 3. El árbol de operaciones (Mesh, cargas, etc.) se transforma en comandos APDL reunidos en el archivo ds.dat Mechanical APDL ejecuta (resuelve) el ds.dat y genera un file.rst Workbench lee el file.rst y muestra los resultados Advanced Engineering for Real Solutions 11 Mejoras (pre-Workbench) • Generación de resultados modales y post-proceso del problema. • Se generaron macros similares para analizar otros componentes, como paredes y tapa. • Los macros se integraron en una hoja de Excel que facilita la inserción de parámetros. Advanced Engineering for Real Solutions Entradas controlan parámetros Se genera macro APDL 12 ¿Qué Hay de Nuevo Workbench? • Workbench permite utilizar Python, Javascript y XML para automatizar procesos. • Las herramientas anteriores, en combinación con un flujo de trabajo parametrizado, facilita la generación de diferentes escenarios, lo que a su vez impacta el proceso de innovación. Advanced Engineering for Real Solutions 13 Proceso de Análisis Controlado por Excel • Otra posibilidad es la generación de un análisis gestionado desde Excel. por medio de programación en Visual Basic y Python. Advanced Engineering for Real Solutions 14 Lo Mejor de Dos Mundos: APDL + WB • Con WB, el usuario ahorra tiempo en el Pre y Post-procesamiento de una simulación. • Entre sus ventajas, WB permite la conectividad bidireccional con CAD paramétrico y la detección automática de contactos. • Sin embargo, algunas opciones requieren la utilización de APDL, como dar de alta modelos sofisticados de material, opciones de contacto o submodelado. Advanced Engineering for Real Solutions Productividad Versatilidad 15 Macro en APDL - Reloaded • El macro de APDL puede ser insertado en un flujo de trabajo paramétrico que permite optimizar el diseño Advanced Engineering for Real Solutions 16 Conclusiones El proyecto nos permitió: • Incluir herramientas CAE en una etapa temprana del proceso de diseño, para mejorar la toma de decisiones. • Desarrollar interfaces amigables enfocadas a sus actividades críticas. para el usuario, • Desarrollar un modelo listo para ser acoplado a herramientas de optimización para extraer aún mayor valor. • Asegurar un diseño confiable, considerando los nuevos requerimientos del mercado, dentro de los tiempos definidos. Advanced Engineering for Real Solutions 17 Muchas Gracias [email protected]