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jueves, 26 de febrero de 2026

Tres cursos online CAD, CAE Y CFD muy recomendables para 2026

Estimados lectores, relacionados con la Tecnología Marítima tenemos el gusto de compartir tres cursos online CAD, CAE, CFD que consideramos muy interesantes para ustedes. Estos cursos forman parte de la plataforma educativa Technical Courses y se ofrecen a precios muy competitivos, con una relación calidad-precio excelente!. 

Se los presentamos:

 

 

En resumen, con el aprendizaje de OpenFOAM le permitirá realizar simulación CFD profesional sin pagar las costosas licencias de software comerciales tales como Ansys. Pudiendo realizar proyectos de simulación CFD profesionales aplicados a los sectores naval e industrial.

Con el software Salome-Meca y Code Aster, podrá realizar diseños 2D y 3D paramétricos, mallados por elementos finitos y finalmente ejecutar proyectos de simulación estructural con software libre. Con la ventaja de poder llegar a ser un especialista en cálculos CAE sin pagar costosas licencias por el uso del software.

Los cursos impartidos por Technical Courses están especialmente valorados por las empresas y estudiantes, por los siguientes motivos:
  • Ponen a disposición de los estudiantes conocimientos a "nivel experto" por medio de cursos de corta duración que le permitan compatibilizarlos con una jornada laboral normal.
  • Proporcionan a los alumnos la disponibilidad de realizar el curso en cualquier horario para mejor aprovechamiento de su tiempo. Los cursos está disponibles las 24 horas del día de lunes a domingo.
  • Disponibilidad para realizar el curso desde cualquier lugar del mundo, con tan solo disponer de acceso a internet.
  • Proporcionan cursos a costes razonables que los hacen asequibles para estudiantes con limitados recursos económicos. Hay que valorar también que con la formación online se eliminan costes adicionales que se tendrían en cursos presenciales (desplazamientos, dietas, estancias, tasas, impuestos, etc).

LINKS:

viernes, 4 de marzo de 2022

Salome-Meca, software gratuito de CAD/CAE

El software Salome-Meca, es una potente plataforma de codigo abierto (totalmente gratuita) que integra diferentes módulos que permiten la realización de un estudio de CAD/CAE completo. La plataforma Salome ha sido desarrollada por una asociación entre EDF (Electricity of France) y CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives), configura un entorno para la realización de las distintas etapas de un estudio CAE: desde la creación del modelo CAD y la malla hasta el procesamiento posterior y la visualización de los resultados, pasando por la secuencia de esquemas de cálculo. También se implementan otras funcionalidades como el tratamiento de la incertidumbre en los resultados y la asimilación de datos.

 
Un estudio CAE comienza con la creación de bocetos y dibujos 2D/3D con el módulo paramétrico "Shaper" (también se pueden importar las geometrias desde otras plataformas), posteriormente se realiza el mallado del modelo geométrico con el módulo "SMESH", el siguiente paso es abrir el módulo "Code_Aster" donde se realiza el cálculo por elementos finitos, definiendo previemente las variables de contorno y demás parámetros de cálculo. Finalmente pasamos a la fase de postprocesado, con el módulo "ParaVIS", donde obstendremos los datos de salida del estudio.


  
  • Características principales:
- Tipo de FEM: CAD, Pre-Processing and Post-Processing for numerical simulation
- Tipo de Licencia: GNU Lesser General Public License (LGPL)
- Desarrollador: Electricité de France (EDF)
- Sistema operativo: Linux/Windows/Unix-like
- Descarga: https://www.salome-platform.org/
 
  • Módulo de CAD 2D y 3D (Shaper y GEOM)

Generador CAD paramétrico y variacional de modelos geométricos para simulación física en dominios industriales, compatible con los formatos STEP, IGES y BREP;


 
  • Modulo de Mallado (Smesh)
SMESH es el módulo de mallado de SALOME que proporciona una amplia gama de algoritmos de mallado especialmente adecuados para métodos de elementos finitos y volúmenes finitos. Una malla se puede enriquecer con grupos/etiquetas para distinguir diferentes regiones de la geometría. Esto permite diferenciar las propiedades de las mallas o incluso los tipos de mallas (hexaédricas o tetraédricas). Estos grupos/etiquetas también permiten identificar los límites para aplicar las condiciones de contorno. Facilitan la visualización de mallas y las operaciones de posprocesamiento. Este generador de mallas es compatible con los formatos UNV, MED, STL, CGNS, SAUV y GMF, que contiene la suite MeshGems (desarrollada por la empresa Distene), los algoritmos NetGen, funcionalidades de manejo de mallas y operaciones de control de calidad de mallas;

  • Modulo de Cálculo (Code_Aster)
Code-Aster es un software OpenSource de análisis por el Método de los Elementos Finitos (FEM), y simulación numérica en mecánica estructural y multifísica. Las posibilidades de cálculo que proporciona Code_Aster son muy amplias ya que abarca múltiples disciplinas: análisis tridimensional mecánico y térmico principalmente, hidrodinámica, metalurgia, hidratación, secado... ya sean condiciones estacionarias o transitorias, y tanto en procesos lineales como no lineales. Además, posee herramientas específicas para fatiga, deformación, fractura, contacto, geotecnia, materiales porosos, etc.

Code_Aster contiene 1.500.000 líneas de código fuente, la mayor parte en Fortran y Python, y está siendo constantemente desarrollado, actualizado y mejorado con nuevos modelos. Los estandards de calidad requeridos por la industria nuclear han permitido obtener un software que alcanza los más altos niveles de funcionalidad y precisión en los resultados numéricos, los cuales han sido validados por medio de comparaciones independientes con resultados analíticos o experimentales, además del uso de puntos de referencia hacia otros códigos. El software se proporciona con cerca de 2.000 test, que se dedican a la calificación elemental y son útiles como ejemplos. La documentación de Code_Aster incluye más de 14.000 páginas y abarca los manuales de usuario, manuales de teoría que incluyen la compilación de los conocimientos técnicos de EDF en mecánica, problemas de ejemplo y manuales de verificación. La gran mayoría de la documentación está todavía solamente en francés. 

 
Para hacerse una idea de la validez de este software es necesario comentar que la mayoría de las aplicaciones de Code_Aster se han comprobado con métodos analíticos y experimentales, los cuales los podemos encontrar en la documentación oficial en la sección "Validation". De hecho, EDF lo ha aplicado al desarrollo de sus centrales nucleares (es el mayor productor de energía nuclear de Europa), por lo que este software cumple con los estándares de seguridad requeridos por la industria nuclear.

  • Modulo de Post-procesado (ParaVIS)
Salome-Meca integra un software de Post-Proceso denominado ParaVIS, para realizar la visualización y obtención de la información del cálculo numérico realizado. ParaVIS está basado en el software de código abierto ParaView desarrollado por la empresa Kitware.

 
  • Puntos fuertes de SALOME:
  1. Admite la interoperabilidad entre el modelado CAD y el software de computación (enlace CAD-CAE).
  2. Facilita la integración de nuevos componentes para el cálculo numérico.
  3. Establece prioridad al acoplamiento multifísico entre códigos de cálculo.
  4. Proporciona una interfaz de usuario genérica, fácil de usar y eficiente, que ayuda a reducir los costos y las demoras en la realización de los estudios.
  5. Su facilidad de uso reduce el tiempo de formación para aprender el software.
 
  • ¿Qué se puede hacer con SALOME?
  1. Crear, modificar, importar y exportar (IGES, STEP, BREP, ...), reparar y limpiar modelos CAD.
  2. Generar mallas para modelos CAD; editar mallas; verificar la calidad de la malla; importar y exportar datos de malla (MED, UNV, DAT, STL, ...)
  3. Manejar propiedades físicas y cantidades adjuntas a elementos geométricos.
  4. Realizar cálculos utilizando uno o más solvers externos (acoplamiento)
  5. Mostrar resultados de cálculo (datos escalares, vectoriales).
 
  • ¿Como conseguir el software Salome-Meca?
 
  • Curso de Modelado, Mallado y Postprocesado con Salome-Meca:
El curso de Technical Courses cuenta con 40 horas lectivas y su duración es de 2 meses (8 semanas), al finalizar el mismo se emitirá el correspondiente diploma-certificado para acreditar los conocimientos adquiridos. El curso se imparte en idioma inglés y el estudiante tendrá un tutor experto para la resolución de dudas.
 
 
Los cursos impartidos por Technical Courses están especialmente valorados por las empresas y estudiantes, por los siguientes motivos:
  • Ponen a disposición de los estudiantes conocimientos a "nivel experto" por medio de cursos de corta duración que le permitan compatibilizarlos con una jornada laboral normal.
  • Proporcionan a los alumnos la disponibilidad de realizar el curso en cualquier horario para mejor aprovechamiento de su tiempo. Los cursos está disponibles las 24 horas del día de lunes a domingo.
  • Disponibilidad para realizar el curso desde cualquier lugar del mundo, con tan solo disponer de acceso a internet.
  • Proporcionan cursos a costes razonables que los hacen asequibles para estudiantes con limitados recursos económicos. Hay que valorar también que con la formación online se eliminan costes adicionales que se tendrian en cursos presenciales (desplazamientos, dietas, estancias, tasas, impuestos, etc).
 
VIDEOS:

En el siguientes video, el Dr. Miguel Cerrolaza, profesor de Technica Courses, hace una presentación del "Curso online de Modelado, Mallado y Postprocesado con Salome-Meca".
 



 

AUTORES: Carlos Rodríguez Vidal (Maquinista Naval y Doctor en Energía y Propulsión Marina) y María Isabel Lamas Galdo (Doctora Ingeniera Industrial)

 
 

 

 

martes, 22 de marzo de 2016

Code_Aster, software CAE gratuito

Code_Aster
- Tipo de FEM: Linear & non-linear static/dynamic, thermal & fluid analysis
- Tipo de Licencia: GPL
- Desarrollador: Electricité de France (EDF)
- Sistema operativo: Linux, Solaris and IRIX 64 bits
- Descarga: Code_Aster
 
Code_Aster es un software para el análisis de elementos finitos y simulación numérica en mecánica estructural y multifísica.
Fue desarrollado por la empresa francesa Électricité de France (EDF), para el estudio y mantenimiento de plantas y redes eléctricas. Fue liberado bajo la GNU General Public License en octubre de 2001. La mayoría de la documentación disponible se encuentra en francés.

Code_Aster es el solver o motor de procesamiento, por lo que no incluye el preprocesamiento y posprocesamiento, es decir el mallado del objeto y presentación de las soluciónes del estudio.

Su aplicación abarca múltiples disciplinas: análisis tridimensinal mecánico y térmico principalmente, hidrodinámica, metalurgia, hidratación, secado... ya sean condiciones estacionarias o transitorias, y tanto en procesos lineales como no lineales. Además, posee herramientas específicas para fatiga, deformación, fractura, contacto, geotecnia, materiales porosos, etc. Además, la combinación de estas características con los programas específicos de preprocesado y posprocesado, como por ejemplo el SALOME-MECA, le permiten disponer de una funcionalidad completa para el desarrollo de estudios multidisciplinares.

Code_Aster contiene 1.500.000 líneas de código fuente, la mayor parte en Fortran y Python, y está siendo constantemente desarrollado, actualizado y mejorado con nuevos modelos. Los estandards de calidad requeridos por la industria nuclear han permitido obtener un software que alcanza los más altos niveles de funcionalidad y precisión en los resultados numéricos, los cuales han sido validados por medio de comparaciones independientes con resultados analíticos o experimentales, además del uso de puntos de referencia hacia otros códigos. El software se proporciona con cerca de 2.000 test, que se dedican a la calificación elemental y son útiles como ejemplos. La documentación de Code_Aster incluye más de 14.000 páginas y abarca los manuales de usuario, manuales de teoría que incluyen la compilación de los conocimientos técnicos de EDF en mecánica, problemas de ejemplo y manuales de verificación. La gran mayoría de la documentación está todavía solamente en francés.


CURSOS DE FORMACIÓN RELACIONADOS:

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Technical Courses está especializado en la impartición de actividades formativas en todo el mundo, destinados a cubrir la necesidades de cualificación de personal técnico, nuestros cursos se encuentran estrechamente ligados a las tendencias del mundo laboral y las necesidades formativas de las empresas.

sábado, 7 de febrero de 2015

Programas gratuitos de Elementos Finitos que son de aplicación en la industria Naval

En esta ocasión vamos a mostraros los programas de análisis CAE basados en el método de elementos finitos, también conocido por las siglas FEM (finite element method). La Ingeniería asistida por computadora (CAE, del inglés Computer Aided Engineering) es la disciplina que se encarga del conjunto de programas informáticos que permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, para valorar sus características, propiedades, viabilidad, y rentabilidad.

La utilidad de las herramientas modernas de modelado y simulación por el método de elementos finitos son actualmente indiscutibles, permitiendo ensayar de manera virtual diferentes modelos o diseños antes de acometer la fabricación del prototipo industrial, proporcionando con esta metodología de trabajo, enormes ventajas y beneficios por ahorro de costes de fabricación de prototipos y acortamiento de los tiempos en el desarrollo del producto, dando lugar como consecuencia que la compañía sea más competitiva en la creación y desarrollo de nuevos productos.


OpenFOAM

- Tipo de FEM: CFD
- Tipo de Licencia: GNU General Public License
- Desarrollador: The OpenFOAM Team
- Sistema operativo: Unix/Linux
- Descarga: OpenFOAM
El software OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) es el programa CFD (Computational Fluid Dynamics) de uso libre más importante de la actualidad. Tiene un gran número de usuarios en la mayoría de áreas de la ingeniería y de la ciencia, tanto en organizaciones comerciales como académicas.


El  OpenFOAM incluye una extensa librería con más de 80 solvers y 170 tutoriales con los que se puede resolver prácticamente cualquier problema, entre ellos los siguientes:
- Problemas básicos de mecánica de fluidos computacional.
- Flujo comprensible.
- Reacciones químicas.
- Combustión.
- Turbulencia.
- Transferencia de calor.
- Motores y turbomáquinas.
- Dinámica de sólidos.
- Flujo supersónico.
- Electromagnetismo.
- Flujos multifásicos.
- Otros...



Code_Aster

- Tipo de FEM: Linear & non-linear static/dynamic, thermal & fluid analysis
- Tipo de Licencia: GPL
- Desarrollador: Electricité de France (EDF)
- Sistema operativo: Linux, Solaris and IRIX 64 bits
- Descarga: Code_Aster
 
Code_Aster es un software para el análisis de elementos finitos y simulación numérica en mecánica estructural y multifísica.

Fue desarrollado por la empresa francesa Électricité de France (EDF), para el estudio y mantenimiento de plantas y redes eléctricas. Fue liberado bajo la GNU General Public License en octubre de 2001. La mayoría de la documentación disponible se encuentra en francés.


Code_Aster es el solver o motor de procesamiento, por lo que no incluye el preprocesamiento y posprocesamiento, es decir el mallado del objeto y presentación de las soluciónes del estudio.

Su aplicación abarca múltiples disciplinas: análisis tridimensinal mecánico y térmico principalmente, hidrodinámica, metalurgia, hidratación, secado... ya sean condiciones estacionarias o transitorias, y tanto en procesos lineales como no lineales. Además, posee herramientas específicas para fatiga, deformación, fractura, contacto, geotecnia, materiales porosos, etc. Además, la combinación de estas características con los programas específicos de preprocesado y posprocesado, como por ejemplo el SALOME-MECA, le permiten disponer de una funcionalidad completa para el desarrollo de estudios multidisciplinares.

CALCULIX

- Tipo de FEM: Finite element analysis
- Tipo de Licencia: GPL (free software)
- Desarrollador: Guido Dhondt & Klaus Wittig
- Sistema operativo: Linux, Iris, Windows.

 
El programa Calculix fue diseñado para solucionar problemas lineales y no-lineales estáticos, dinámicos y térmicos. Usa solamente elementos 3D (tetraedros y hexaedros)

Fue un proyecto realizado por trabajadores de MTU Aero Engines in Munich, Alemania

Consta de dos módulos independientes pero totalmente compatibles. Uno es el módulo de cálculo basado en ABAQUS, y el otro modulo de pre y post proceso compatible con diferentes formatos: nastran, abaqus, ansys, code-aster, dolfyn, duns, ISAAC y OpenFOAM.


ELMER

- Tipo de FEM: Multiphysical simulation software.
- Tipo de Licencia: GNU General Public License
- Desarrollador: Finnish Ministry of Education's CSC
- Sistema operativo: Linux, Windows, GPL, Mac OS X
El programa Elmer fue desarrollado por el Ministerio de Eduacación de Finlandia. Permite Resolver los siguientes modelos físicos: fluidos dinámicos, estructuras mecánicas, electromagnetismos, térmicos y acústicos.

Está compuesto por los siguientes módulos principales;
  • ElmerGUI, donde generamos la malla, aplicamos las características del material y aplicamos las condiciones de contorno.
  • ElmerSolver, introduciremos un archivo en cual hemos definido con anterioridad : tipo de simulación, definición de constantes, material, fuerzas, ecuaciones, métodos de resolución,condiciones de contorno y valores iniciales.
  • ElmerPost, procesado de los resultados. Usa diferentes formatos de salida: GID, Gmsh, VTK legacy, Open DX , Open DX .
  • EmerGrid, posibilita la opción de que partiendo de la misma geometría se puedan obtener diferentes mallas con diferentes tipos de elementos para poder así resolver problemas físicos diferentes.
 


SALOME-MECA

- Tipo de FEM: CAD, Pre-Processing and Post-Processing for numerical simulation
- Tipo de Licencia: GNU LGPL license
- Desarrollador: Electricité de France (EDF)
- Sistema operativo: Unix, GNU/Linux


Salome-Meca es un software que permite la realización del preproceso y postproceso de cálculos numéricos. Al ser una aplicación libre se pueden implementar en ella diferentes módulos. Su gran flexibilidad permite utilizar diferentes tipos de archivos como: IGES, STEP, BREP, MED, UNV, DAT, STL. Integrándose totalmente en un sistema de diseño CAD.

En su versión más básica, el Salome-Meca esta integrado por los siguientes módulos:
- Módulo Geométrico
- Módulo de Mallado
- Módulo Post-Proceso
La mayor parte de los usuarios utilizan el Salome Meca como herramienta de mallado y visualizador de resultados de los cálculos numéricos realizados con programas de código abierto como pueden ser OpenFOAM, Code_ASTER, CAELINUX, etc.



CURSOS DE FORMACIÓN RELACIONADOS:

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LINKS RELACIONADOS:

domingo, 16 de febrero de 2014

Motores de 2T con control electrónico.

Los motores controlados electrónicamente, motores llamados inteligentes se introdujeron en el mercado a partir del año 2002-2003, con las versiones de control electrónico; MAN B&W ME y Sulzer RT-flex, las cuales partían respectivamente de los modelos ya establecidos MAN B&W MC y Sulzer RTA.

Tanto MAN B&W Diesel como New Sulzer Diesel demostraron que el funcionamiento del motor sin árbol de levas era posible, aplicando control electrónico en la inyección de combustible y en los sistemas de actuación de la válvula de escape.
Sulzer RT-Flex, animación.

La continua inversión en I+D dio lugar a una generación de "motores inteligentes" muy fiables, los cuales monitorizan su propia condición de funcionamiento y ajustan los distintos parámetros de trabajo para obtener un rendimiento óptimo en todos los regímenes de funcionamiento, incluida también la optimización del consumo de combustible, así como distintos modos de reducción de las emisiones contaminantes.

Los datos de funcionamiento del motor son constantemente monitorizados y comparados con los valores definidos por los expertos del sistema, si se detectan desviaciones entonces son adoptadas de forma automática medidas correctoras para restablecer la situación a valores normales.
Sulzer RT-Flex engine.Foto: Wartsilla.

Para hacer frente al objetivo de flexibilidad operativa, MAN B&W Diesel, explica que es necesario ser capaz de cambiar los tiempos de la inyección de combustible y de los sistemas de actuación de las válvulas de escape con el motor en marcha. Para lograr este objetivo con el sistema tradicional de árbol de levas supondría una complejidad mecánica que tendría un perjuicio para la fiabilidad del motor. Con un motor sin el árbol de levas tradicional este inconveniente es solucionado. Otras ventajas es que son capaces de monitorizar su propia condición y ajustar los parámetros principales para optimizar el comportamiento en un modo de funcionamiento seleccionado.

También pueden añadirse nuevas características operacionales durante el tiempo de vida en servicio de un buque, mediante la actualización del sistema software, que pretenden incrementar el valor de reventa del buque.
Sección de Motor B&W 6S40ME-B9 (Foto MAN B&W, www.mandieselturbo.com)

Para satisfacer el objetivo de la fiabilidad es necesario disponer de un sistema que pueda proteger de forma activa el motor de daños causados por sobrecarga, la falta de mantenimiento y un mal ajuste. La monitorización del motor permite recoger datos de su estado de funcionamiento en tiempo real, esta información es procesada y analizada por software, activando las medidas correctoras necesarias para salvaguardar la seguridad del motor.

Una condición del sistema de monitorización debe ser utilizada para evaluar el estado general del motor, manteniendo así su funcionamiento y mantenimiento de sus parámetros de funcionamiento dentro de los límites. La condición del sistema monitorización y evaluación es un sistema on-line con muestreo automático de todos los datos de funcionamiento normales del motor, complementados por las mediciones de presión del cilindro. El sistema presentará un informe e intervendrá activamente cuando los parámetros de funcionamiento muestren desviaciones insatisfactorias. Los datos de presión del cilindro entregados por el sistema de medición se utilizan para diversos cálculos:
- La presión media indicada es determinada como un chequeo de la distribución de cargas en el cilindro, así como la potencia total del motor.
- La presión de compresión se determina como un indicador de fugas excesivas causados por, por ejemplo, una válvula de escape quemada o rotura de aros de pistón (la condición es generalmente acompañada por un aumento en la temperatura de los gases de escape del cilindro en cuestión).
- La temperatura de la pared del cilindro es monitorizada como un indicador adicional del estado de los aros del pistón.
- La presión de combustión se determina para controlar los tiempos de la inyección y para el control de las cargas mecánicas.
- La tasa de aumento de presión (dP/dt) y la tasa de liberación de calor son determinados para la evaluación de la calidad de combustión como una advertencia en caso de "malos combustibles" y para indicar cualquier riesgo de problemas en los aros de pistón en caso de altos valores dP/dt.
Motor B&W 6S40ME-B9, análisis FEM de temperaturas en cámara de combustión y pistón (Foto MAN B&W, www.mandieselturbo.com)
Monitorización completa en tiempo real de todos los parámetros de funcionamiento, consumos de combustible, emisiones contaminantes y la gestión enérgética en tiempo real.

El sistema de monitorización de la condición del cilindro tiene por objeto detectar fallas tales como fugas en los aros de pistón, ralladuras en la camisa interior del cilindro y combustión anormal. La detección de anomalías graves por los sistemas integrados da lugar a un cambio en el modo de funcionamiento del motor, pasaría a funcionar en “modo de protección del motor”. El sistema de control contiene los datos para un funcionamiento óptimo en una serie de modos diferentes, como "modo de ahorro de energía”, “modo de control de emisiones” y diversos modos de protección del motor. El limitador de carga del sistema (sistema de cumplimiento del diagrama de carga) tiene por objeto prevenir cualquier sobrecarga del motor en condiciones tales como mar gruesa, casco sucio, navegación en aguas poco profundas, hélice demasiado pesada o potencia excesiva absorbida por el alternador de cola. Estas funciones aparecerán como algo normal en las futuras especificaciones técnicas de compra.
 

El sistema de inyección de combustible funciona sin árbol de levas convencional, utilizando alta presión de aceite hidráulico impulsado por una bomba como fuente de potencia y un servo con control electrónico para controlar la bomba de inyección. Los aspectos positivos del sistema electrónico incluyen una considerable mejora del rendimiento de la combustión, de la eficiencia y, por tanto, de las emisiones contaminantes.

Otra ventaja de los motores con control electrónico, es posible reducir de manera apreciable la velocidad de funcionamiento lento del motor, que tiene ventajas cuando el buque maniobra en aguas congestionadas, como por ejemplo el Canal de Suez. Por otra parte, la mayor utilización de sensores en los motores abre nuevas posibilidades de tareas adicionales, tales como la monitorización de la condición y la detección temprana de un posible daño. Para estos propósitos hay disponibles muchos más puntos de medida de los que había anteriormente.
Portacontenedores Maerks Columbine navegando frente a las costas gallegas en Septiembre de 2010.

Tanto Wärtsilä como MAN B&W pretenden una flexibilidad operacional sin precedentes en términos de ahorro de combustible y optimización de las emisiones, una mejora de la fiabilidad y la maniobrabilidad (gracias a modos de velocidad de funcionamiento extremadamente lenta), y costes de funcionamiento más bajos durante el ciclo de vida. También facilitan una operación más sencilla y sin problemas por la tripulación.

La necesidad de los análisis CAE y CFD:
Todas las ventajas que proporciona la gestión electrónica del motor se encuentran limitadas por la física de los elementos mecánicos que costituyen el propio motor, la capacidad de consumo de aire, combustible, eficiencia del barrido, capacidad para quemar diferentes combustibles, temperaturas admisibles en la cámara de combustión, potencia máxima que puede desarrollar la estructura motor, capacidades de la turbosoplante etc. Todos estos parámetros se encuentran determinados por la arquitectura del propio motor, para optimizar el diseño de un motor antes de contruirlo contamos con las herramientas CAD, CAE y el CFD, que nos van a permitir construir de forma virtual y simular su comportamiento, el ahorro de costes en tiempo y dinero es incomparable, además de que es posible desarrollar y evolucionar mucho más un determinado diseño.

Los motores de dos tiempos en general presentan un inconveniente que tiene una gran influencia en el desarrollo de su ciclo de funcionamiento, este problema viene motivado por el hecho de tener que realizar las cuatro fases del ciclo de funcionamiento (expansión, escape, admisión y compresión) en una sola vuelta del cigüeñal, por tanto los periodos necesarios para cada una de las fases son necesariamente más cortos que en un motor de cuatro tiempos. De todas ellas, las etapas más críticas son el escape-admisión, que es cuando se renueva la carga dentro del cilindro, es por ello que en el diseño del motor es sumamente importante que dichas etapas se lleven a cabo de forma óptima, para que el motor pueda desarrollar buenas prestaciones.
Diagrama presión-volumen de un motor de dos tiempos.
El proceso de desplazamiento de los gases quemados fuera del cilindro, y el llenado con carga de aire fresco, recibe el nombre de “barrido”, y su adecuada realización tiene una influencia decisiva no solo en el consumo de combustible, sino también en la potencia y en la contaminación.  En la siguiente figura se indica la circulación de aire (color rojo) y gases de escape (color azul).
Esquema de barrido y renovación de la carga del motor MAN S50MC
Tal y como se puede observar en la figura anterior, el aire entrante se utiliza para expulsar fuera o barrer los gases de escape y mientras tanto llenar el espacio con aire fresco. Durante el proceso, una cantidad de aire externo es usado para limpiar el cilindro de gases de combustión. El aire entrante a presión dentro del cilindro se llama aire de barrido, y las lumbreras a través de los que entrase son llamadas lumbreras de admisión o de barrido. El barrido de los motores de dos tiempos se caracteriza por dos problemas típicos: las pérdidas por short-circuit y mixing. Short-circuit (cortocircuito) consiste en expulsar parte de la carga de aire fresco directamente al escape y Mixing (mezcla) consiste en que hay una pequeña cantidad de gases residuales que permanecen atrapados sin ser expulsados, los cuales se mezclan con parte de la carga de aire fresco. A fin de reducir estos problemas, el aire de barrido que entra dentro del cilindro a partir de las lumbreras de admisión debe estar perfectamente dirigido. La siguiente figura, obtenida mediante un análisis CFD, muestra la distribución de velocidades del flujo en el interior del cilindro durante la renovación de la carga.
Distribución de velocidades del flujo durante el barrido. Imagen obtenida con OpenFOAM.
Lumbreras de barrido del motor MAN B&W S50MC
El motor MAN B&W 7S50MC cuenta con 7 cilindros en línea, con un diámetro de cilindro de 500 mm y una carrera de 1910 mm, suma una cilindrada total de 375 litros y desarrolla una potencia máxima de 9.988 kW a 127 rpm. Cada cilindro posee en su parte baja 16 lumbreras de admisión y en la culata posee una gran válvula de escape para permitir la exhaustación de los gases quemados. 


Parámetro
Valor
Tipo de motor
Diesel, dos tiempos
Sistema de barrido
Uniflujo
Sobrealimentación
Turbocompresor
Cilindrada (cm3)
375.028
Diámetro (cm)
500
Carrera (cm)
1910
Presión media efectiva (bar)
19
Velocidad (rpm)
127
Número de cilindros
7
Potencia (kW)
9988

Por medio del análisis CFD proporciona información completa sobre el fenómeno en el interior del cilindro y la influencia de multitud de factores. En el campo de los motores marinos medianas y grandes, el análisis CFD es especialmente útil porque un prototipo experimental es extremadamente costoso y la construcción de un modelo a escala a veces no es suficientemente preciso.

La siguiente figura muestra las fracciones másicas de gases de escape (color azul) y aire (color rojo) para un recorrido desde 90º hasta 270º de ángulo de cigüeñal.
Evolución de las fracciones másicas de aire y gases durante el barrido, análisis CFD realizado con OpenFOAM

FORMACION:
Si desea recibir un curso de  formación para aprender sobre Mantenimiento aplicado a Motores Diesel Marinos, le recomendamos que realice el curso que ofrece la escuela Technical Courses:

- Curso de inspección y mantenimiento predictivo en motores diesel marinos


Si desea recibir un curso de  formación para aprender a manejar el programa de CFD de uso libre  OpenFOAM, le recomendamos que realice el curso de Technical Courses: 
 
Nota informativa: Para llevar a cabo el estudio CFD de un motor es necesario disponer del sowftware libre OpenFOAM porque al ser un código abierto permite una completa manipulación de las ecuaciones gobernantes. Lo cual es indispensable para llevar a cabo este tipo de análisis de un motor real por ser necesario ajustar multitud de parámetros que definen de forma precisa el funcionamiento del motor, lo cual además sería muy complicado de llevar a cabo con otro tipo de programas comerciales.


http://www.technicalcourses.net



FUENTES:
 
- WOODYARD (Pounder's Marine Diesel Engines And Gas Turbines, 9Th Edition).

- WARTSILLA (http://www.wartsila.com/en/marine-solutions/overview)