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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
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
+
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
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
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.
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
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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.
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.
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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
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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.
Entradas controlan
parámetros
Se genera
macro APDL
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¿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.
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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.
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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.
Productividad
Versatilidad
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Macro en APDL - Reloaded
• El macro de APDL puede ser insertado en un flujo de trabajo
paramétrico que permite optimizar el diseño
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.
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Muchas Gracias
[email protected]

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