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Ingenieros de turbomaquinaria diseñan sistemas para maximizar la eficiencia

Eficiencia energética, un reto universal

Brad Hutchinson, vicepresidente de Industry Marketing y Turbomachinery en Ansys; Sandeep Sovani, director de Global Automotive Industry; y Robert Harwood, director de Aerospace and Defense Industry

08/04/2014
La turbomaquinaria mueve el mundo a nuestro alrededor. Los sistemas de turbina o de explosión juegan un papel clave en los coches que conducimos, los aviones que nos transportan y la electricidad que abastece nuestros hogares y oficinas cada día. Aunque las aplicaciones de la turbomaquinaria son increíblemente diversas, hay un reto común a todos los ingenieros que la diseñan: la necesidad de mejorar la eficiencia energética.
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Brad Hutchinson, vicepresidente de Industry Marketing y Turbomachinery; Sandeep Sovani, director de Global Automotive Industry; y Robert Harwood, director de Aerospace and Defense Industry.

Para las aerolíneas comerciales, el combustible supone entre un 30 y un 40% de su coste operativo total. Mientras que el empleo de materiales poco pesados, mejoras aerodinámicas y otras iniciativas ayudan a economizar mejor el combustible, las mejoras en los motores son todavía la principal fuente de ganancias en eficiencia. La mejor gestión del combustible del Boeing 787 Dreamliner y del Airbus A350 XWB son ejemplos notables. Además, la industria aeronáutica es totalmente consciente de su responsabilidad medioambiental. Aunque el tráfico aéreo tiene una repercusión relativamente pequeña en la polución ambiental, las mejoras en eficiencia van de la mano con los beneficios para el medioambiente.

En la industria mundial del automóvil, la presión para mejorar la gestión del combustible viene de distintas fuentes, entre las que están la preocupación del consumidor por los costes, las ajustadas regulaciones gubernamentales y el aumento de la conciencia sobre el cambio climático. Los equipos de ingeniería del mundo del automóvil se apresuran a desarrollar motores de mayor compresión, diseños de turbo más eficientes y nuevos compuestos, aleaciones y revestimientos que mejoren drásticamente la eficiencia en la gestión de combustible de coches y camiones.

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Análisis del desgaste entre partes deslizantes.

Los ingenieros que trabajan en equipos de generación de energía en el mundo también se centran en innovaciones relacionadas con la eficiencia. La incorporación de renovables a la red está forzando a los ingenieros a mejorar la eficiencia y durabilidad para adaptarse a disponibilidades y cargas energéticas variables. Las mejoras han producido eficiencias de más del 60% para las turbinas de gas y vapor que operan en modo de ciclo combinado, y al menos un fabricante ha establecido el objetivo de llegar al 70%, algo que planea conseguir introduciendo una pila de combustible para crear un sistema de ciclo combinado triple.

Como líderes de la industria del software de simulación para ingeniería, hemos trabajado sin descanso para desarrollar un software de simulación potente que ayude a los ingenieros de turbomaquinaria no sólo a aumentar la eficiencia, sino también a asegurar que sus sistemas ofrecen otros beneficios críticos, como fiabilidad, seguridad y bajo mantenimiento.

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Distorsión.

Nuestra perspectiva multifísica y de diseño a nivel de sistema hace que nuestras soluciones doten a los ingenieros de una visión en profundidad no sólo de los componentes individuales sino también de cómo interactúan los componentes en la turbomaquinaria como un sistema sofisticado. Los ingenieros pueden confiar en que están obteniendo el resultado adecuado cuando balancean los objetivos de eficiencia con otros criterios de diseño. Con soporte para entornos de informática de alto rendimiento, incluidos los alojados en cloud, las soluciones pueden acomodar de forma flexible el gran tamaño y complejidad de los modelos que necesita la simulación de turbomaquinaria.

Además de las herramientas generales de simulación, rápidas y precisas, ya existe software altamente especializado en turbomaquinaria. Estas herramientas ayudan a los equipos de ingenieros a modelar la combustión y las turbulencias con mucha más precisión, explorar el uso de composites y otros materiales avanzados, simular el rendimiento de filas de palas y llevar los análisis a un nuevo nivel de velocidad y precisión.

Desafortunadamente, no hay respuestas fáciles para el reto de aumentar drásticamente la eficiencia energética de coches, aviones, plantas energéticas y otros sistemas que dependan de turbomaquinaria. Estos sistemas incorporan un gran número de partes móviles, flujos de fluido, fatiga mecánica y sistemas de control. Elevar el rendimiento significa optimizar procesos increíblemente complejos. Dominar la eficiencia en un ámbito tan complejo, al tiempo que se mejoran otros aspectos del rendimiento, requiere una atención y esfuerzo constantes de los ingenieros.

A pesar de la magnitud de este reto técnico, nuestros clientes siguen presentando innovaciones en turbomaquinaria que elevan el listón de la eficiencia y de otros aspectos críticos del rendimiento. Sus logros suponen un beneficio para todos, y su esfuerzo por evolucionar en el ámbito de la eficiencia energética tendrá un impacto global notable, al tiempo que protegen otros aspectos esenciales de los productos que desarrollan.

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Contorno de presión.

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Ansys Iberia, S.L.

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