Simulazione fluidodinamica per il trattamento dell'aria
La testimonianza di SIFIM
4 Febbraio 2022 - 14:30
Presentatori

Francesco PalloniSmartCAE

Alessandro Giacani Sifim

Partner

Descrizione Webinar

Sono numerose le applicazioni in cui l’aria di processo deve essere trattata eliminando particelle e impurità prima di essere utilizzata o re-immessa nell’ambiente.

Simcenter FloEFD è la soluzione di Siemens per l’analisi fluidodinamica che aiuta il progettista a simulare in modo semplice e rapido l’efficienza dei sistemi del particolato dell’aria.

In questo Webinar mostreremo il funzionamento di Simcenter FloEFD con applicazioni legate alla separazione delle polveri e dei liquidi dall’aria.

Interverrà Alessandro Giacani – R&D Engineering Department di Sifim che presenterà un caso applicativo di esempio.

Nel corso del seminario è prevista una sessione di Domande e Risposte per sottoporre quesiti tecnici ai nostri esperti per approfondire il funzionamento del software.

Chi è Sifim

Sifim ha sede a Jesi (AN) ed è specializzata nello sviluppo di filtri metallici e parti estetiche metalliche di qualità. Collabora con i grandi marchi europei si elettrodomestici e i maggior produttori di cappe aspiranti.

 

 

introduzione

Ringrazio tutti voi per l’ampia adesione a questo seminario, è l’ennesima riprova che quando organizziamo questi eventi insieme a Tech-Value dedicati alla simulazione c’è sempre un discreto interesse e abbiamo scoperto che questo tema è anche particolarmente sentito per alcuni di voi che ci hanno contattato anche prima dell’evento per avere informazioni in più. Come diceva Davide stiamo registrando il seminario se per qualche motivo avete dei problemi di collegamento nel corso della prossima settimana riceverete la registrazione col video del seminario. Visto che i contenuti sono abbastanza corposi vado subito al dunque. Questa è l’agenda della parte tecnica del seminario, quindi cominciamo con una brevissima panoramica sulle tecnologie di separazione, applicate al trattamento dell’aria, che cosa sono, quali sono i fattori che influenzano le prestazioni del separatore, quali sono gli indicatori che permettono di misurarne l’efficacia. Dopodiché introdurremo uno strumento disponibile nei software di simulazione fluidodinamica che è il Particle Tracking. Una funzione molto utile per studiare il funzionamento del separatore e che fornisce informazioni utili al progettista per migliorarne le prestazioni. Vedremo alcuni casi applicativi che ci aiuteranno a focalizzare questi concetti. Dopodiché coinvolgeremo direttamente il nostro ospite di oggi Alessandro Giacani di Sifim che mostrerà un caso di studio reale nel quale sono presenti anche dei confronti con misure sperimentali. Dopodiché un breve riepilogo di quello che abbiamo visto e le conclusioni. A questo punto il seminario sarà terminato, chi vuole scollegarsi potrà farlo, chi invece vorrei intrattenersi ancora per qualche minuto con me, Davide e Alessandro potrà partecipare alla sessione di domande e risposte. Cominciamo con il primo paragrafo dell’agenda: le tecnologie di separazione.

 

Tecnologie di separazione

Non è lo scopo di questo seminario scendere nel dettaglio delle tecnologie di separazione applicate al trattamento dell’aria, dal mio punto di vista sono riuscito a catalogarle in tre macro categorie.

Da una parte i filtri meccanici, vale a dire quegli oggetti, quei dispositivi che creano un ostacolo fisico al passaggio delle impurità e che di fatto trattengono meccanicamente l’impurità che voglio eliminare dall’aria. I separatori centrifughi che sfruttano il principio delle forze d’inerzia e il campo di moto dell’aria all’interno ad esempio di un ciclone per far precipitare poi le impurità. L’ultima categoria è quella dei separatori a labirinto, sono dispositivi usati prevalentemente per la separazione di gocce di liquido presenti nell’aria e sfruttano un percorso tortuoso per favorire l’adesione delle particelle alle pareti e quindi poi farle separare dal flusso principale. Nel seguito parleremo esclusivamente degli ultimi due, in quanto sono quelli che possono essere studiati efficacemente mediante la fluidodinamica computazionale.

In questa slide ho sinteticamente riassunto i fattori che influenzano le prestazioni di un separatore sia questo un ciclone o un filtro a labirinto.

Anche in questo caso sono riuscito a condensare i fattori in due macro categorie. Da una parte le caratteristiche del separatore e del processo: la forma, le dimensioni del dispositivo che sono sotto il diretto controllo e sotto la diretta responsabilità del progettista. Ci sono poi altre informazioni come i parametri di processo quali la portata d’aria che deve essere elaborata e che determina la velocità del flusso e la temperatura che influisce ad esempio sulla viscosità dell’aria e su quella delle particelle. Dall’altra parte abbiamo le caratteristiche del particolato che dobbiamo elaborare quindi il materiale che deve essere separato, le caratteristiche della forma del particolato, che possono essere trucioli di legno o di materiali plastici, particelle che possono essere assimilate a piccole sfere oppure che hanno una forma differente e un’altra caratteristica è come queste si comportano quando vanno a interagire con le pareti del separatore. Possono aderire quindi essere escluse automaticamente e separate dal flusso, come pure ci può essere un ribalzo sulle superfici in base alla durezza e alla caratteristica delle particelle possono generare anche un’erosione sulle pareti del separatore. Tutti questi parametri sono parametri che il progettista deve essere in grado di tenere in considerazione per determinare le prestazioni del separatore attraverso la simulazione. Per quanto riguarda le metriche che esprimono le capacità del separatore di svolgere il proprio compito sono essenzialmente queste, ci si riconduce anche in questo caso a due fattori principali. Da una parte la caduta di pressione al variare della portata da rielaborata, minori sono le cadute, maggiore è l’efficienza energetica del dispositivo, minori sono i costi di gestione dell’impianto. Per cui questo è un fattore di scelta spesso e volentieri da parte del cliente che deve selezionare un dispositivo piuttosto che un altro. L’altro parametro importante è quella che viene chiamata in tanti modi, io ora ne ho riportata una di terminologia, la FEC, Fractional Efficency Curve, quindi che è la curva che esprime la quantità di particelle inquinanti che vengono catturate dal separatore, in base alla loro dimensione.

Questa FEC quindi dipende dalle caratteristiche del particolato, quindi dimensione della particella, materiale che viene trascinato e poi interazione appunto con le superfici del separatore. Maggiore è l’efficacia del separatore, minore sarà la frequenza con cui si dovrà ad esempio andare a pulire o a sostituire i filtri meccanici che sono presenti nell’impianto a valle del separatore. Quindi anche in questo caso un Fractional Efficency Curve migliore vuol dire minori costi di gestione dell’impianto. Mentre la caduta di pressione è un dato abbastanza standard per le simulazioni fluidodinamiche, trovare il secondo a calcolo richiede l’utilizzo di strumenti di analisi più evoluti e in particolare quello che si chiama Particle Tracking che andiamo a vedere immediatamente.

 

particle tracking

Che cos’è il Particle Tracking?

Il Particle Tracking è una funzione che è disponibile nella maggior parte dei software di simulazione che permette di modellare il comportamento delle particelle quando vengono trascinate dal flusso. Quindi permette di effettuare, istante per istante, un bilanciamento tra le forze d’inerzia, il peso della gravità, il peso della particella, le forze viscose di trascinamento del flusso rispetto alla particella e di simularne il moto all’interno del separatore. Con il Particle Tracking l’operatore può definire la dimensione, il materiale, la quantità di particelle che entrano nel separatore e il solutore ne simula il trascinamento tenendo conto appunto istante per istante di queste caratteristiche. Quello che permette di ottenere come risultato alla fine è capire quante particelle vengono trattenute dal separatore, quante invece riescono a raggiungere l’uscita rispetto alle particelle che sono state inserite nella sezione di ingresso.

Quali sono i risultati che produce?

Il Particle Tracking per prima cosa, come dice il nome, permette di tracciare le particelle nel loro passaggio attraverso i separatori, in base al loro percorso le particelle potrebbero essere catturate, come no e quindi riesco a ottenere un numero che confronto direttamente che mi permette anzi di costruire la curva dell’efficienza del separatore. Un altro risultato è quello di valutare l’eventuale livello di erosione nelle varie parti del separatore, nel caso in cui le particelle abbiano una caratteristica particolarmente abrasiva, che siano in un materiale particolarmente duro. In base all’interazione delle particelle con le pareti del sistema si riesce a ottenere una mappa del livello di erosione. Questi dati uniti a tutti gli altri che vengono tipicamente prodotti dall’analisi fluidodinamica tradizionale, quindi l’andamento dei flussi, le pressioni e così via, forniscono al progettista delle informazioni utili per aiutarlo, per capire il comportamento del separatore e a fornire delle idee su come fare a migliorarne le prestazioni. Come funziona il Particle Tracking? Questa simulazione avviene in vari modi, quello più semplice che tra le altre cose anche uno dei casi che approfondiremo, ed è la tecnica che viene utilizzata ad esempio dal FloEFD, è quello di partire dai risultati di un’analisi fluidodinamica stazionaria che mi fornisce una fotografia del campo di moto, linee di flusso, velocità puntuale, pressioni, viscosità, densità del fluido, all’interno del separatore. Su questo stato, su questa fotografia vado a iniettare, nella sezione di ingresso, delle particelle.

In questo caso l’ipotesi di questo approccio è quello che le particelle non siano in grado di modificare, non abbiano la capacità di modificare le linee di flusso. L’altra tecnica, più complicata, prevede invece lo svolgimento di un calcolo transitorio nel quale istante per istante viene valutata la vera interazione tra le singole particelle e il flusso. Comunque indipendentemente da l’approccio “semplificato” o quello più complicato, in entrambi i casi vengono iniettati nel flusso le particelle delle quali l’operatore specifica le caratteristiche del materiale, la densità, il diametro, se si tratta di liquido, se si tratta di un solido, definisce quello che può avvenire sulle pareti del separatore, che determina appunto cosa avviene a livello di rimbalzo/adesione. Il solutore a questo punto determina poi il percorso delle particelle, in base alle loro proprietà e quindi ci saranno delle particelle che vengono correttamente catturate e precipitano nel pozzo, altre che non vengono intercettare ed escono dalla sezione di uscita. Per cui l’interpretazione poi dei risultati della simulazione mi consente da una parte, usando l’approccio “CFD tradizionale” di tirar fuori la curva della caduta di pressione del separatore al variare delle condizioni di funzionamento, della portata, eventualmente in funzione della temperatura, quindi sono tutti i parametri macroscopici. Il Particle Tracking mi permette di andare a tirar fuori la curva dell’efficacia del separatore. Quindi capire quali particelle vengono intercettate e quali invece disgraziatamente riescono a raggiungere l’uscita del separatore. Per contestualizzare queste funzioni nel panorama delle soluzioni di Siemens, tutti i prodotti del nostro portfolio dispongono della funzione del Particle Tracking. FloEFD come dicevamo, FloEFD per Solid Edge, lo strumento che per questo trimestre è in promozione, che è un ambiente di simulazione fluidodinamica integrato nel CAD dispone dell’approccio “semplificato” quindi a posteriori introduco le particelle nel campo di moto. Simcenter 3D quindi l’ambiente di simulazione multidisciplinare, strutturale, fluidodinamica e termica di Siemens. Dispone anch’esso esattamente del solito approccio, per cui partendo dai risultati della simulazione fluidodinamica posso a posteriori introdurre le caratteristiche delle particelle e studiarne il moto. Fino ad arrivare a Star-CCM+ che è una soluzione allo stato dell’arte per la simulazione CFD e multifisica, dove in questo caso non solo posso usare l’approccio “semplificato”, ma posso addirittura accoppiare la simulazione fluidodinamica con una simulazione DEM a elementi discreti, nei quali posso non solo simulare l’interazione nel tempo tra le particelle e il fluido, ma addirittura posso anche sbizzarrirmi con forme delle particelle da poter simulare.

Adesso ci sono alcuni esempi e qui in particolare partiamo proprio dalla fine, dal caso di una simulazione transitoria eseguita con Star-CCM+ dove si apprezza, a sinistra, nell’animazione, il moto delle varie particelle che sono colorate si vede, in base alla dimensione. Sulla sinistra è presente il grafico dell’evoluzione nel tempo delle particelle che sono catturate dal fondo, che rimangono all’interno del separatore. Per cui dallo stato finale di questa simulazione, dall’istante finale, io posso andare a estrarre i numeri, la percentuale delle particelle che rimangono intrappolate e in base a quello, al variare dei diametri 0,5 micron, 1,5 micron e così via, vado a costruirmi la curva dell’efficacia del separatore.

Altro caso che vediamo qua nell’animazione è il caso di un separatore per liquido, quindi con gocce di olio, in questo caso si vede come le particelle di dimensione più piccola, buona parte delle particelle di dimensioni più piccola, non venga intercettata da questa parete su cui viene lanciato a sbattere il flusso e ci sono particelle che riescono a uscire dalla sezione di outlet. Viceversa le particelle di dimensioni più grande, a causa delle forze d’inerzia, vengono sparate correttamente sulla parete e tendenzialmente tendono a precipitare poi nel pozzo di raccolta. Con questo ho finito la parte introduttiva e Davide possiamo passare la parola Alessandro per la sua presentazione.

 

Sifim

Buongiorno a tutti, innanzitutto mi presento sono Alessandro Giacani ingegnere meccanico dipendente di Sifim Components & Solutions. In particolare all’interno dell’azienda mi occupo di ricerca e sviluppo, di conformità dei progetti alle richieste del mercato e dei test di laboratorio eseguiti sia internamente che esternamente presso enti o laboratori accreditati.

Chi è Sifim?

Sifim progetta e produce filtri e componenti per l’industria dell’elettrodomestico, principalmente per quanto riguarda cucine sia domestiche che industriali, quindi ad esempio ristorazione alberghiera, inoltre abbiamo prodotti per l’illuminazione come le plafoniere. Abbiamo una lunga esperienza soprattutto sui filtri, i nostri prodotti sono ritenuti insomma molto affidabili dai nostri clienti. Siamo nati nel 95’ a Monzano e poi ci siamo sviluppati, soprattutto grazie all’aiuto delle fiere e dei clienti internazionali, principalmente europei. Abbiamo certificazioni ISO 9001 e 14001 18000. Nel 2008 abbiamo creato un nuovo edificio da 5mila metri quadri. Nel 2019 abbiamo aperto la prima sede extra europea in Florida e due anni fa abbiamo festeggiato i primi 25 anni, anche se durante il periodo di Covid. Qui vediamo i nostri core business: principalmente ovviamente filtri per cappe domestiche, quasi 4 milioni di pezzi nel 2021 e quasi tutti su misura, poi ci sono i filtri per cucine professionali di cui andremo a vedere un esempio successivamente che è oggetto di questi test, anche qui i quasi 400 mila prodotti venduti nel 2021 per tutti i maggiori costruttori del
settore. Abbiamo un poi i filtri speciali, che noi chiamiamo speciali perché sono molto specifici come ad esempio per forni, per frigoriferi, condizionamenti, cose così; plafoniere e rete stirata. La rete stirata è il cuore insomma dell’azienda è il componente padre di tutti i filtri, soprattutto di quelli domestici, ma anche in alcuni di quelli industriali. Nasce da materiale pieno senza scarto grazie a tecniche interne. All’interno dell’azienda abbiamo anche un laboratorio in cui possiamo fare dei test, ovviamente principalmente dedicati al mondo delle cappe. Questi qui sono due macchinari che ci permettono di eseguire test per l’efficienza filtrante grassi e per l’efficienza filtrante odori, entrambi creati e prodotti secondo la norma IEC 61591. Praticamente in questi macchinari vengono messe le cappe e viene misurata la loro efficienza di cui quella grassi va poi anche inserita nell’etichetta energetica.

Altri due test che eseguiamo sono principalmente un test della perdita di carico, secondo la norma ISO 5167 in cui andiamo a vedere la perdita di pressione che creano i nostri filtri che è molto importante soprattutto per i dati di progetto dei motori delle cappe, ma non solo, perché i nostri filtri vengono usati anche sistemi di condizionamento. L’altro test che vedete a destra invece è la resistenza alla fiamma dei filtri labirinto, di cui anche il filtro che prenderemo in oggetto oggi. Praticamente è una norma europea in cui il filtro deve resistere per un minuto a una fiamma alta 800 mm e non deve lasciar passare nessuna fiammella, inoltre alla fine del test deve essere ancora consistente e durevole. I nostri filtri, per fortuna, soddisfano queste richieste.

Le norme che abbiamo preso in considerazione per l’analisi CFD sono principalmente queste due. A sinistra la ISO 5167 che come detto prima riguarda la perdita di carico e qui vedete un grafico che è un esempio di un test effettuato presso il nostro laboratorio in cui si ha la curva corrispondente al nostro filtro. Il setup, ne vedete uno schema principale sotto, che è composto da una camera compensazione in cui c’è un misuratore di pressione statica, un misuratore pressione differenziale, un ventilatore, un deflettore che viene usato soprattutto per la curva motore. Questo misura ovviamente la perdita di carico. Possiamo misurare anche la curva dei motori, l’esempio lo dimostra. A destra invece vedete un esempio di come è il risultato da un laboratorio esterno della VDI 2052 che misura l’efficienza filtrante dei filtri per particelle di diverso diametro, si va da circa 0,5 micrometri fino a 10. Questa è un’altra norma che viene usata, sempre nel mondo delle cappe industriali, il materiale praticamente è olio di paraffina, con una certa concentrazione definita bene dalla norma. Le norme tendono a definire parecchi parametri principalmente per avere delle condizioni standard da poter applicare e poter confrontare tra vari prodotti, in particolare la perdita di carico per un discorso energetico del motore e l’efficienza filtrante in qualche modo ci rientra, perché se il filtro è efficace contro le particelle, adesso sto pensando le cucine, particelle di olio, si evitano dei problemi derivanti dalla sporcizia nel condotto, ma anche nel motore. Si diminuisce così la manutenzione, quindi i tempi morti e i costi, perché un motore sporco necessita di maggiore energia.

Quindi considerando queste due norme ci siamo posti il problema di andare ad analizzare e caratterizzare il filtro secondo normative e senza produzione di campionatura. Perché dico questo, perché, per lo meno nel caso nostro, ma penso anche per molti di voi, il reparto campionature è sempre molto oberato di lavoro non solo internamente, ma anche i nostri fornitori esterni a cui ci riferiamo. Quindi avevamo necessità insomma che il progettista fosse un po’ più slegato, rispetto a queste problematiche. Abbiamo trovato quindi la soluzione nei programmi CDF, simulazione integrata nel CAD che quindi aiuta molto e crea una grossa libertà per il progettista che si ritrova tutto nello stesso strumento, nel particolare ci siamo rivolti a SmartCAE e Tech-Value.

 

Il caso studio

Il caso studio che andremo a vedere adesso è un nostro filtro labirinto, di cui vedete un disegno 3D e di cui ci eravamo posti questi due obiettivi: che la perdita di carico fosse minore di 100 pascal a una portata tipo di 750 metri cubi ora e un’efficienza filtrante maggiore del 40% con una dimensione delle particelle di circa 2 micrometri. Questi filtri sono filtri a listelli usati in ambito industriale, quindi durevoli, antifiamma e con esigenza di prestazioni elevate. Normalmente vengono usati come primo strato filtrante in una cappa industriale.

Qui vediamo già una parte iniziale dell’analisi. Praticamente FloEFD tra i vari strumenti da utilizzare ha questa opzione di creare la mesh, cioè delle parti su cui poi andrà a calcolare il risultato in maniera molto molto veloce, molto semplice e abbastanza automatica. Praticamente parlando del nostro caso abbiamo lasciato molto fare al software che funziona molto bene e aiuta molto in questa definizioni dei parametri. Nel particolare come vedete c’è una mesh globale, quella che vedete azzurra che è stata lasciata in automatico e poi siamo andati a creare un affinamento di questi quadrati, di questi cubi.

Questo perché essendo lì dove si sviluppa il fenomeno volevamo avere un dettaglio maggiore per avere una risoluzione migliore, questo lo abbiamo visto internamente, che utilizzando questo metodo, ripeto aiutati sempre dal software, si avevano risultati più effettivi e più realistici. In particolare questo della creazione della mesh per lo meno per noi è stato un processo che andava a iterazioni, cioè si provavano certe impostazioni, si vedeva il risultato e si arrivava fino a convergere per l’obiettivo che ci eravamo posti che potrebbe essere un numero di celle, oppure in questo caso la risoluzione maggiore nella zona del filtro.

Siamo quindi andati ad eseguire l’analisi reale, facendoci sempre aiutare dal software, tutte le varie sezioni dall’inizio alla fine. Per definire ad esempio le condizioni standard, le condizioni di entrata del flusso, di uscita del flusso, come dovevano essere considerate le pareti del filtro e quali parametri puoi usare per la risoluzione effettiva del calcolo del software. Questo è un esempio delle mappe dei risultati, anche qui create tramite wizard, in cui si vede la velocità sull’asse y e la mappa della velocità attraverso il filtro che da un risultato realistico in quanto si ha un effetto ugello in uscita e una turbolenza interna e soprattutto una turbolenza successiva al filtro.

Qui vediamo un’altra mappa dei risultati delle analisi in cui ci sono le linee corrente e il loro comportamento è solo una delle molte maschere che abbiamo creato, sempre tramite wizard. Questa creazione ha anche la possibilità di esportarle. Perché dico questo, perché per noi è stato comodo sia non dover ogni volta andare ad aprire il programma per avere queste mappe, ma soprattutto per condividerlo con chi non ha accesso ai programmi CAD. Quindi magari l’ufficio commerciale o clienti che avevano necessità di certe analisi che abbiamo potuto dare magari anche durante lo sviluppo del progetto invece che solamente alla fine.

Qui vediamo un confronto tra i punti che sarebbero le analisi effettuate dal software CFD e la curva blu che sarebbe quella che poi siamo andati a misurare sperimentalmente nel nostro laboratorio. I tre punti sono calcolati a tre portate che riteniamo standard 650, 750, 850 metri cubi/ora e vediamo che sono quasi sovrapponibili con le dovute tolleranze del caso. Inoltre questo era coerente con i nostri obiettivi che avevamo indicato prima è che ci ha permesso, l’analisi CFD di proseguire successivamente positivamente con il prototipo per poi andare ad analizzare.

Oltre alla sezione della perdita di carico abbiamo inoltre utilizzato il software per il particle tracking, soprattutto perché per la perdita di carico siamo attrezzati internamente per il particle tracking, no. Quindi questo include non solo la creazione effettiva del prodotto, ma anche la spedizione e il costo di un laboratorio esterno che ha i suoi tempi e ha soprattutto i suoi costi, soprattutto se il laboratorio è accreditato. Anche qui abbiamo utilizzato il wizard integrato nel sistema FloEFD, quindi integrato in Solid Edge e ci ha guidato fino al lancio del calcolo definendo tutti i parametri del caso. Quindi ad esempio la zona l’introduzione delle particelle, la concentrazione della stessa, le dimensioni delle particelle, il materiale quindi densità e viscosità delle particelle, eventuale portata, eventuali altri parametri come ad esempio il comportamento delle pareti. Molti di questi parametri sono definiti dalla norma, altri invece siamo andati a definirli, soprattutto all’inizio con l’aiuto di SmartCAE, apposta per la simulazione. Qui vediamo una delle mappe dei risultati, di cui andremo a vedere un’animazione che rappresenta la traiettoria delle particelle da 10 micrometri e si può notare che giustamente non tutte le particelle arrivano a valle.

Qui vediamo un’animazione e possiamo notare principalmente la differenza, come è corretto pensare che le particelle più piccole vengono filtrate in maniera minore, soprattutto sia perché fuggono dal filtro, ma anche per motivi centrifughi, perché il filtro lavora in parte anche grazie a questo principio. Questi dati ci sono serviti, sicuramente ci hanno aiutato per progettare il filtro, prima di andare ad eseguire il test all’esterno, in un laboratorio esterno. Questo ovviamente ci ha ridotto il costo e il tempo dell’esecuzione del filtro. Qui abbiamo il confronto tra una curva CFD che troviamo in arancione, calcolata quindi dal software e la curva blu che è quella che poi siamo andati a fare in laboratorio esterno con il prototipo finale. Quindi dopo che avevamo definito per bene la geometria del nostro filtro labirinto abbiamo comunque dovuto testare esternamente. Si vede che c’è un certo offset, non per forza importantissimo, però l’andamento è costante. Questa è una cosa che, perlomeno per noi, è molto importante, perché se c’è uno scostamento, ovviamente si punta ad evitarlo, ma è costante vuol dire che è una cosa ripetibile e se una cosa ripetibile nel CFD ancor di più lo diventerà poi nel laboratorio.

Siamo quasi alla conclusione. Allora, principalmente nel caso nostro, i benefici che abbiamo visto sono: la velocità di esecuzione del test sia interni che esterni e la libertà di progetto, soprattutto per esecuzioni difficilmente realizzabili in realtà, cioè magari pieghe particolari, fori particolari, tranci particolari che a farli a macchina l’operatore magari perde mezza giornata per poter attrezzare, nel 3D è più semplice e con questo software sia ha già un’idea se ha senso o no proseguire per quella strada. Soprattutto evitare coinvolgimento dei laboratori esterni nelle parti iniziali del progetto, cioè arrivare al laboratorio esterno che implica, come ho già detto, un certo costo e una certa tempistica con il prodotto già finito o al massimo due ipotesi insomma di disegno, non di più. In particolare, nell’esempio di questo filtro, noi abbiamo calcolato che i tempi sono stati ridotti di circa il 40% rispetto a non avere CFD e i costi di circa il 30%. Questo perché abbiamo eseguito tre ripetizioni di progettazione, cioè progettazione e disegno del filtro, quindi eventualmente costruzione e test in laboratorio, questa cosa se non si ha il software. Con il software è molto più veloce, perché la progettazione è equivalente al test direttamente nel CAD. Stesso discorso per i costi, soprattutto per i costi evitando il costo del laboratorio esterno per prodotti che poi magari possono risultare o non conformi o poco performanti.

Ringrazio tutto il team SmartCAE e Tech-Value per il supporto dimostrato in questa e altre occasioni. In particolare nelle figure di Francesco Palloni che avete sentito prima e Giacomo Daini suo collega con cui ci siamo interfacciati durante le prime elaborazioni per settare al meglio il software. Sicuramente anche un ringraziamento a tutti gli spettatori e alla loro pazienza.

 

conclusioni

Grazie mille Alessandro ridò la parola a Francesco per le conclusioni.

Quindi siamo quasi arrivati al termine di questo seminario. In sostanza il vantaggio di utilizzare i software di simulazione, in questo caso simulazione fluidodinamica, nelle fasi di progettazione anche di un prodotto, se mi permettete senza ovviamente, non con l’intenzione di sminuire, ma un prodotto da un punto di vista tecnologico relativamente povero come un filtro a labirinto creato con delle lamiere piegate, di fatto produce dei vantaggi tecnici ed economici importanti per l’azienda. Perché? Sostanzialmente permette di replicare a calcolo tutti quelli che sono i test di qualifica del prodotto. Permettono di studiare gli effetti dei parametri geometrici, l’esplorazione di soluzioni innovative, come diceva poco fa Alessandro. Valutare se può valer la pena o meno testare delle soluzioni nuove, innovative, ma che sono complicate da realizzare. Se a calcolo viene fuori che vale la pena studiarle allora si realizzano, se il calcolo ci dice che è una perdita di tempo ci risparmiamo tanti bei soldini. Altra cosa la possibilità di esplorare il comportamento del prodotto in condizioni anche diverse rispetto a quelle per cui è stato inizialmente progettato, quindi valutare un prodotto pensato per un tipo di utilizzo cosa succede se viene sottoposto a delle situazioni differenti. Tutto questo per l’azienda si traduce in un accorciamento del time to market, per quanto riguarda il prodotto in sé quindi il sistema di separazione, una maggiore efficienza di separazione, una maggiore efficienza energetica che mai come oggi è un tema di attualità e alla fine anche un migliorare la qualità del processo di separazione, quindi con tutte le ricadute che questo ha in termini anche di gestione dell’impianto, manutenzione dell’impianto e così via. Quindi tutti fattori che hanno un riscontro economico tangibile. Per quanto riguarda le soluzioni di fluidodinamica Siemens, in particolare FloEFD, lo ripetiamo per l’ennesima volta c’è una promozione in corso, per tutte le altre soluzioni è inclusa anche FloEFD ci sono possibilità molto flessibili di licensing, da gli abbonamenti, alla licenza perpetua, licenza di breve periodo, licenze token sulla piattaforma Simcenter 3D, quindi che abilitano tutta una serie di fisiche, tra cui anche la fluidodinamica. Oppure l’utilizzo delle licenze power on demand di Star-CCM+ che sono una formula dicevamo di tipo pay per use. Quindi in base al tipo di problema che dovete affrontare e al budget che avete a disposizione, nella piattaforma Siemens esiste sicuramente una soluzione che è adatta al vostro scopo. Nel caso in cui poi desideriate approfondire il tema dell’analisi fluidodinamica con un progetto pilota si creerebbe una situazione simile a quella che è nata collaborando con Sifim, vale a dire che la messa a punto dei primi modelli per Sifim e la traduzione in funzioni di calcolo all’interno del modello CFD di quelle che sono le prescrizioni della normativa, fa parte appunto di un progetto di questo tipo con il quale noi collaboriamo più che volentieri con i nostri clienti. La terza alternativa è quella nel caso in cui non abbiate al momento tempo, voglia, risorse umane, per strutturarvi internamente con un software di simulazione rimane anche la strada della consulenza in outsourcing, per cui diciamo nei prossimi giorni, la prossima settimana tra me e Davide e i vostri sales di riferimento di Tech-Value vi contatteremo per capire quale di queste opzioni possa essere quella di maggiore interesse per voi. Con questo di fatto è terminato il seminario. Da un punto di vista tecnico è finita la presentazione chi vuol rimanere ancora qualche minuto collegato con noi, io, Davide e Alessandro siamo a vostra disposizione per rispondere a quesiti di tipo tecnico o anche di tipo commerciale su le soluzioni Siemens.

 

domande e risposte

In realtà io Francesco ho già qualche domanda. La prima era, l’hai anticipata, ma la prima era appunto riguardante le licenze. Cioè che tipo di proposta offre Siemens lato licenze per le soluzioni di simulazione. Non so se vuoi andare un po’ più… All’ora posso andare un po’ più nel dettaglio o forse ripetere quello che ho già detto. Comunque il bello della piattaforma Siemens è che è molto flessibile per i software, per il licensing esiste la possibilità della licenza in acquisto, di proprietà quindi una licenza perpetua, come storicamente siamo abituati ad acquistare il software. Nel corso degli anni Siemens ha però perfezionato vari modelli di licensing

adattando la piattaforma, arricchendola con soluzioni di tipo subscription, quindi abbonamenti, possibilità quindi di non acquistare la licenza perpetua, ma noleggiare di fatto l’uso del software per periodi di tempi che possono essere tipicamente l’anno, ma in alcuni casi esiste anche la possibilità di noleggi di periodo più breve. Oltre a questo ci sono soluzioni particolari, ad esempio sulla piattaforma Simcenter 3D, oltre al classico tipo di licenza a moduli, dove l’utilizzatore acquista le varie funzioni del software cumulandole una sull’altra in base al tipo di utilizzo, Simcenter 3D dispone di una licenza che si chiama token, di tipo token, nel quale tutte le funzioni multi fisiche sono a disposizione e in base al numero di token, di gettoni che il cliente ha acquistato può sfruttare alternativamente le varie funzioni, quando la fluidodinamica, quando lo strutturale, quando elettromagnetismo. Quindi un’altra formula si diceva le licenze token. Per quanto riguarda invece Star-CCM+ esiste un altro tipo di licenza ancora che è la licenza power on demand. Essenzialmente il cliente acquista un monte ore da utilizzare, ore di CPU da utilizzare nell’arco di 12 mesi, ha 12 mesi di tempo per esaurire questi crediti che vengono conteggiati da Siemens e abilita praticamente tutte le funzioni del programma, in maniera illimitata. Perfetto ne ho una che forse è una domanda che potrebbe essere più per Alessandro, non lo so, che è: nei filtri a labirinto, a parità di particella, aumentando la velocità l’efficienza di filtrazione aumenta o diminuisce?

Allora dipende ovviamente dal tipo di particelle, dal tipo di filtro, da tante cose, però parlando così in linea di massima tendenzialmente aumentando la velocità l’efficienza migliora, perché sia l’effetto dell’inerzia che tende a spingere le particelle contro le pareti dei filtri insomma. Come detto dipende ovviamente da tanti fattori però in linea di massima si può dire che l’effetto che si ha è questo. Perfetto poi ne ho una che è stata fatta in realtà in pubblico che chiede: se dovessi pensare di fare due volte l’anno una simulazione con particle tracking in transitorio con accoppiamento tra le frasi qual è la soluzione commerciale migliore? Intendo soluzione stand alone perché come piattaforma CAD usiamo Autodesk. Per fare quel tipo di simulazione lo strumento non è FloEFD, ma è Star-CCM+ che è un applicativo stand alone, per cui per un utilizzo così non voglio dire sporadico, ma immagino che non si tratti di eseguire due simulazioni l’anno, ma avere due progetti all’anno che richiedono l’esecuzione di svariati calcoli per mettere a punto il progetto, mi viene da dire che la soluzione migliore è Star-CCM+ con la power on demand, per cui prendendosi un pacchetto minimo, magari di 500 ore di CPU siete completamente autonomi e la cosa bella della licenza power on demand, siccome volete fare l’interazione completa del sistema multifase, è qualcosa che è oneroso da un punto di vista di tempi di calcolo, con la licenza power on demand noi di SmartCAE e Tech-Value siamo partner anche di Rescale che è un cluster hpc, sul quale è già installato Star-CCM+ per cui semplicemente nel proprio pannello all’interno di Rescale viene configurata la propria licenza power on demand voi potete idealmente lanciare i vostri calcoli su un cluster da migliaia di core al costo computazionale di un’ora di calcolo indipendentemente dal numero di core che voi avete a disposizione. Per cui vuol dire fare molta efficienza da un punto di vista di calcolo. Quindi la risposta è sì, esiste la soluzione, è Star-CCM+, probabilmente la proposta migliore è la power on demand. Eventualmente possiamo risentirci nei prossimi giorni per approfondire. Io ho l’ultima e direi che poi ci possiamo fermare. È una domanda un po’ forse più generica, mi chiedere quanto è complicato svolgere queste analisi per un progettista, aggiungo io, che immagino sia una persona non esperta. Quindi la domanda penso sia: quanto è complicato per un progettista che non è realmente esperto in questa situazione svolgere un’analisi?

Se Alessandro ha voglia di riportare la sua di esperienza, perché anche lui, se non ricordo male, prima di usare FloEFD non ricordo se aveva esperienze pregresse.

Sì, allora io personalmente avevo avuto piccole esperienze, insomma quelle che si possono avere all’università, comunque dopo era rimasto tutto abbastanza fermo, ormai qualche anno fa. Con SmartCAE ci siamo trovati molto bene, cioè ci hanno spiegato tutte le funzioni che avevamo a disposizione, perché come avrete capito o immaginato ci sono diversi pacchetti che uno prende o no a seconda delle necessità. Ci hanno seguito all’inizio passo-passo, abbiamo fatto delle conferenze con schermi condivisi, in cui ci seguivano, passo-passo ci aiutavano, soprattutto non solo alla parte ovviamente stupida che è premere il bottone, ma a capire quello che il bottone faceva. Cioè riuscire a capire il software in che maniera ragiona e dove meglio muovere certi parametri piuttosto che altri. Personalmente l’ho trovato molto intuitivo, ma ho visto anche in altri colleghi che non avevano mai avuto esperienze di questo tipo, soprattutto, magari è brutto da dire, però esperienze di tipo di analisi diciamo, gli ho trovati molto a loro agio e ovviamente magari c’era qualche dubbio, c’era qualcosa in più, però lo strumento è facilmente utilizzabile e ovviamente SmartCAE segue molto insomma anche successivamente quando abbiamo avuto dei quesiti, dei dubbi sono stati sempre disponibili.

A questo punto direi che siamo giunti al termine di questo webinar, io ringrazio ovviamente Alessandro, ringrazio Francesco per la partecipazione e vi ricordo che comunque riceverete la registrazione o avrete modo comunque a 360° di rivedere la registrazione dalla settimana prossima.

Contatti e riferimenti qualora vogliate li avete, ma li riceverete anche nella mail e verrete ricontattati da noi e non mi resta che augurarvi quindi un buon weekend, grazie Francesco, grazie Alessandro. Io vi ringrazio entrambi, ringrazio tutti i partecipanti vi auguro un buon weekend.

Grazie anche a te!

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