Aunque los principios de esta tecnología se remontan a la década de los 80’s, todavía existen muchas dudas sobre la simulación de procesos industriales. Se trata de una herramienta que permite reproducir virtualmente los procesos y estudiar su comportamiento. El objetivo de esta tecnología es analizar el impacto de las distintas variables que participan de ese proceso. De esta manera, se pueden comparar diferentes alternativas de diseño, evitando el coste de los experimentos a escala real. Así, esta tecnología es de gran ayuda para planificar, analizar y mejorar la toma de decisiones de la empresa. 

La simulación de procesos industriales consiste en el uso de modelos matemáticos para probar virtualmente su diseño y operación.  La simulación imita el  funcionamiento de los procesos o sistemas del mundo real con el uso de modelos matemáticos y herramientas computacionales. A través del modelo se representan los comportamientos y las características clave del proceso o sistema. Las  simulaciones permiten predecir la evolución de este modelo en diferentes condiciones a lo largo del tiempo. 

La simulación permite trabajar en un entorno virtual, lo que minimiza los posibles riesgos de implementación sin saber la mínima viabilidad. De esta manera, cualquier error que nos encontremos dentro del proceso lo podemos solventar con facilidad. Este proceso elimina las complicaciones dentro de la cadena de producción. La simulación puede utilizarse para predecir el rendimiento de un sistema de procesos planificado, pero también tiene la capacidad de encontrar soluciones para cualquier problema descubierto en el diseño del sistema. 

Cuando se trata de la simulación de procesos industriales, se puede emplear para capturar ideas sobre el diseño de un sistema y sus condiciones de operación. Pero existen algunas situaciones concretas que habilitan el uso de modelos de simulación. Por ejemplo, cuando los procesos de producción son demasiado complejos para ser analizados mediante métodos físicos tradicionales. O cuando el proyecto requiera la experimentación en un entorno de bajo costo y bajo riesgo: por ejemplo cuando se busque validar un cambio arriesgado y costoso.  

Por ejemplo, el área de Modelación y Simulación  (ModSim) de ProCycla, ofrece el servicio de modelación fluidodinámica computacional (CFD - Computational Fluid Dynamics). Esta herramienta permite diseñar y optimizar procesos industriales que involucren el uso de fluidos. A través de ordenadores y técnicas numéricas se construye un gemelo digital (digital twin), que permite seleccionar la mejor geometría de un reactor o las condiciones de operación del proceso.  

El CFD se utiliza para  resolver todos aquellos problemas físicos que están relacionados con el movimiento de los fluidos. También funciona con otros fenómenos asociados como la transferencia de calor, las reacciones químicas y el arrastre de sólidos. Para esto, se pueden utilizar distintos softwares: tanto programas comerciales como  Ansys, Inc o de acceso libre como OpenFoam.  

Estos software permiten realizar simulaciones de diversos procesos y analizar resultados para la eventual realización de los mismos. Representan poderosas herramientas de cálculo que pueden incorporar el efecto de las propiedades físicas de los fluidos en la predicción de su comportamiento. Por ejemplo, OpenFOAM el software que mayormente usa el equipo ModSim (cuyas siglas en inglés significan operación y manipulación de campo abierto) es una caja de herramientas de C++ para personalizar y extender soluciones de software para simulación.  

Diferentes sectores industriales se pueden beneficiar de la modelación y simulación de procesos. ModSim se enfoca en el sector de tratamiento y revalorización de residuos como también el sector productivo. Por ejemplo, en el proceso de digestión anaerobia el cual busca la producción de biogás y fertilizante a través de la degradación de residuos orgánicos. En este sentido, el equipo ModSim ofrece una solución a la modelación de la digestión anaeróbica lo cual requiere representar mediante ecuaciones distintos procesos, entre ellos la cinética de reacción y la mezcla de fluidos no-Newtonianos. Para esto, se ofrecen modelos tradicionales, basados en herramientas  de acceso libre como Octave o Python, y modelos fluidodinámicos.  

En términos logísticos, ModSim posee un acuerdo de trabajo con el Laboratorio Nacional de Computación de Alto Rendimiento (NLHPC). De esta manera,  ProCycla cuenta con disposición de hasta 300 CPUs para ejecutar simulaciones. 

La tecnología de simulación de procesos industriales ofrece muchas ventajas, sobre todo cuando se trata de introducir nuevas líneas de producción, o modificaciones en el proceso productivo. Las empresas necesitan asegurarse de que los costes asociados al tiempo, los equipos y otras inversiones se tengan en cuenta y se optimicen. Estas son las ventajas que ofrece este procedimiento: 

• Optimización de los tiempos de producción 
• Aumento de la calidad y fiabilidad del diseño. 
• Análisis de puntos críticos del proceso. 
• Análisis de la capacidad máxima de producción. 
• Evaluar el diseño de instalaciones para adaptarse a la fabricación de nuevos modelos. 
• Visualización del proceso antes de la implementación. 
• Facilidad de revisión, modificación y optimización de diseños en tiempo real. 
• Reducir tiempos de implementación. 

El desarrollo de herramientas y capacidades computacionales permite que, actualmente, existan herramientas útiles para la simulación de distintos procesos. De esta manera, existen instrumentos de simulación para predecir las variaciones temporales y/o espaciales de los sistemas físicos. Además, muchos de los software de simulación también incluye herramientas de visualización, tales como data displays y animación 3D. Esto contribuye a un mejor entendimiento de los resultados simulados. Gracias a esto se reducen los tiempos de modificación o implementación de cualquier proceso, lo que supone un ahorro en los costos. 

Formado por un equipo de ingenieros con amplia experiencia en el sector, el área de Modelación y Simulación ofrece soluciones a los desafíos de las industrias. A través de sofisticadas herramientas matemáticas y computacionales, se especializa en la simulación de procesos . Además el área de ModSim orienta y asesora a las empresas en sus procesos de investigación I+D+i, en términos de diseño y optimización de prototipos. Gracias a esta información, los clientes pueden revisar, modificar y optimizar sus diseños y procesos. 

Si estás buscando nuevas herramientas para optimizar tus procesos, puedes ponerte en contacto con ProCycla y te asesoraremos.