Autor de la versión original : Oleg Illiev

Resumen

El desarrollo de modelos específicos para el proceso, algoritmos y programas computacionales, permite realizar virtualmente el diseño y mejorar significativamente los filtros. Esto, gracias a la información detallada que se entrega a los ingenieros acerca del flujo y el detalle de la captura de partículas en un elemento del filtro.

El objetivo

Algunos resultados que hemos obtenido fueron presentados durante una conferencia sobre la tecnología de los filtros, y se estableció entonces un contacto con IBS Filtran, una PME que construye filtros de aceite de transmisión para la industria automovilística. En esa época, IBS buscaba un programa computacional de simulación fiable para los flujos a través de los filtros. Ya había estado en contacto con diferentes grupos universitarios y de programadores de herramientas comerciales de simulación. Sin embargo, esos intercambios no habían conducido a resultados concluyentes para todos los regímenes de flujos, en especial para los regímenes en frío. Comenzó entonces a construir una solución, adaptando herramientas comerciales, pero se dio cuenta de que invertir en un programa propio podía ser una inversión decisiva y viable para una PME, en vista de los beneficios que podía obtener.

Simulación del escurrimiento a través de un filtro plisado.

Puesta en marcha

El punto de partida consistió en el análisis de modelos y algoritmos existentes. Una de las barreras tecnológicas era el tratamiento explícito de un término que regulara el flujo en el medio poroso (filtrante). Fue desarrollado un algoritmo implícito y los resultados mostraron muy buenos desempeños. Además, nosotros habíamos puesto atención especial para tomar en cuenta la discontinuidad de los coeficientes de la EDP en la interfaz medio continuo / medio poroso. Esto permitió obtener el nivel de precisión requerido por la empresa. Este proyecto, y en especial su validación, fue realizado en estrecha colaboración con los ingenieros de Filtran.

Resultados

Después del primer proyecto, IBS Filtran propuso otros desafíos. Se perfeccionó un enfoque de resolución de subgrilla para tomar en cuenta geometrías complicadas, por ejemplo para filtros perforados. Las simulaciones numéricas permitieron la concepción de nuevos tipos de filtros y la presentación de patente. Fueron construidos algoritmos adaptados al acoplamiento flujo/transporte de partículas, y adjuntos de procedimientos de identificación de parámetros. Estos, y la mayoría de los otros desarrollos, contienen componentes de investigación esenciales. Fueron respaldados dos doctorados y se publicó una decena de artículos en revistas científicas o en conferencias.

Esquema del proceso de concepción. El tiempo pasa de 6 semanas (en azul) a 1 semana (en rojo). [Con la amable autorización de IBS Filtran.]

Lecciones aprendidas y reproductibilidad

Durante 8 años la empresa ha invertido muchos centenares de miles de euros. Según la compañía, el tiempo de concepción se redujo por seis (vea Fig. 2) y el desempeño de los filtros mejoró grandemente. Muchos diseños están en producción sin necesidad de hacer un prototipo, solo sobre la base de simulaciones. La empresa piensa que su mercado muy competitivo necesita soluciones innovadoras y está confiada en la capacidad de las matemáticas industriales para proporcionarle en el futuro tales soluciones.

Contacto

Pr. Oleg Illiev (iliev itwm.fhg.de). http://www.itwm.fhg.de