IPs

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• Departamento

• atemática Aplicada

Universidad de Santiago de Compostela
Modelización Matemática de Procesos Industrias
IPs Alfredo Bermúdez de Castro Peregrina Quintela
Estévez Nodo CESGA
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SOLUCIÓN
a PROBLEMAS REALES
Podrá acortar y abaratar el proceso productivo

• innovación
• progreso
• eficacia
• competitividad

Vehículo
3
VENTAJA
COMPETITIVA
Métodos numéricos
Ordenadores
Diseño y control
4
GARANTÍA
EXPERIENCIA y RESULTADOS

• 20 años

claridad
dedicación
compromiso
investigando para la industria
Ejemplos significativos
5
DE LA REALIDAD
A LA SIMULACIÓN
Predicción
Modelo Matemático
Colaboración
VALIDACIÓN
Simulación Numérica

• resultados
• experimentación real
• análisis matemático

6
SOLUCIÓN
ajuste incompleto
rápido desarrollo

• Software

• comercial

pago licencia
funcionamiento oscuro
7
SOLUCIÓN
funcionamiento transparente
mayor tiempo desarrollo

• Software

• original

disposición en planta
ajuste total
8
SOLUCIÓN
9
LÍNEAS de INVESTIGACIÓN
Transferencia de calor
Combustión
Mecánica de sólidos
Mecánica de fluidos
Acústica
Electromagnetismo
Matemáticas financieras
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PROYECTOS de INVESTIGACIÓN
Cubas electrolisis
Coladas metales
Electrodos metalúrgicos
Coladas ferroaleaciones
Purificación de materiales
Centrales térmicas
Hornos de inducción
Guías de ondas
Física de plasmas
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PROYECTOS de INVESTIGACIÓN
Productos financieros
Daños en tejidos
Vibraciones
Elastocústica
Medios porosos
Ruptura materiales
Propagación de grietas
Burbujas en líquidos
Espumas
Medioambiente
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Centrales Térmicas
El problema modelar la combustión de calderas de
carbón pulverizado y de fuel-oil
Caldera de carbón pulverizado
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Centrales Térmicas
Objetivos conocer las condiciones de
funcionamiento y simular el comportamiento de una
central térmica
Campo de velocidades y temperaturas (SC3D)
Gráfico de velocidades y temperaturas (Fluent)
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Centrales Térmicas
Dificultades recursos computacionales
- Una malla, no excesivamente fina,
correspondiente a una geometría simplificada de
la zona del hogar de una caldera de carbón
pulverizado está formada por unos 650000
volúmenes finitos - Los tiempos necesarios para
la realización de una simulación completa en un
único procesador (del tipo Pentium IV) requiere
del orden de 2 semanas.
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Centrales Térmicas
Objetivos reducción del tiempo de cálculo
Posibilidad de utilizar mallas más finas y
conseguir una reducción del tiempo de cálculo. El
software comercial Fluent utilizado para las
simulaciones numéricas, incorpora la posibilidad
de utilizar el solver en paralelo.
Solución licencias en paralelo de FLUENT
Debido a un problema de licencias, únicamente
hemos podido realizar simulaciones utilizando 4
procesadores. En este caso, el tiempo de cálculo
total se reduce aproximadamente por un factor 3.
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Centrales Térmicas
Resultados software propio que permite predecir
el comportamiento del proceso variando las
condiciones de funcionamiento

• Proyectos

• Líneas

Ventana principal de la aplicación SC3D
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Coladas metales
Colada clásica
Vista superior del molde durante la colada
El problema deformación del talón y contracción
de las paredes laterales
Derramamiento de aluminio en la base de una placa
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Coladas metales
El problema deformación del talón y contracción
de las paredes laterales
Vista superior del molde durante la colada
Extracción del lingote de aluminio
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Coladas metales
Colada clásica
Objetivos predecir las deformaciones que sufre
una placa de aluminio durante el proceso de
colada con el fin de evitar posibles accidentes y
obtener las dimensiones finales de la placa
Deformación del talón en el arranque
Simulación del proceso de colada
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Coladas metales
Estrategias computacionales

• Mallado adaptativo
• Técnica de dominio ficticio análisis asintótico
• Métodos Newton contacto y plasticidad
• Adimensionalización del problema mecánico
• Regla de Armijo Optimización numérica del paso
  de tiempo
• Factorización adaptada de la matriz
• Necesidad de nuevas estrategias en la contracción

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Coladas metales
Colada clásica
Resultados software propio que permite predecir
el comportamiento del proceso variando las
condiciones de funcionamiento

• Proyectos

• Líneas

Menú principal y ventana de introducción de
datos de las aplicaciones C3D y C2D
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Hornos de inducción
El problema simulación de un horno de inducción
que permita mejorar su diseño y controlar sus
parámetros de funcionamiento
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Hornos de inducción
Objetivos conocer la distribución de la
temperatura y de la densidad de corriente en el
conjunto crisol-metal
Resultados desarrollo de un modelo
termoeléctrico estacionario que permite la
simulación de un horno cilíndrico

• Proyectos

• Líneas

Distribución de temperaturas en una sección
radial del conjunto crisol-silicio
Distribución de densidad de corriente en el
conjunto crisol-silicio
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Reducción del tiempo de cálculo
Problema la resolución numérica del problema
acoplado transitorio es muy costosa. Puede llevar
varios días en un PC.
Objetivo reducción del tiempo de cálculo
optimización del código secuencial,
paralelización del código optimizado.
Optimización del código secuencial
Paralelización
-Aprovechamiento de las aplicaciones proporcionad
as por Intel -Aceleración de la convergencia en
los algoritmos iterativos

• Proyectos

• Líneas

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Reducción del tiempo de cálculo
Resultado el tiempo de cálculo se ha reducido
entre un 70 y un 95, dependiendo de las
condiciones del problema

• Problema 1 w 100 Hz, I 6000 A
• Problema 2 w 1000 Hz, I 2000 A

• Proyectos

• Líneas

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Conclusiones

• Cursos especializados
• Computación
• Estrategias numéricas
• Repositorio de Software
• Asesoría computacional de alto nivel
• Grid MATHEMATICA

Propuesta Nodo CESGA