La simulación en la nube ayuda a Turntide a optimizar su sistema de motores 7 veces más rápido

La transición a la neutralidad es sin duda uno de los mayores retos a los que se ha enfrentado la humanidad. A medida que el planeta se calienta, las principales partes interesadas, como inversores, clientes y empleados, presionan a las empresas para que reduzcan su impacto ambiental, lo que a su vez las impulsa a establecer mejores prácticas ambientales, sociales y de gobernanza (ASG) que las guíen en este camino. Estas prácticas se hacen eco de las ambiciones de muchas grandes empresas en su compromiso con la reducción del carbono.

Según Turntide Technologies, la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado pueden representar el 50% del consumo energético de los edificios. Este proveedor de tecnología sostenible pretende reducir los costes energéticos de estas empresas mediante el diseño de sus motores, que se instalan como reequipamiento de los equipos de calefacción, ventilación y aire acondicionado existentes. Esta solución plug-and-play sin fisuras ha ayudado a los clientes de Turntide a ahorrar una media del 64% en costes energéticos.

Naturalmente, la demanda de tecnología de motores sostenibles está creciendo; sin embargo, la optimización de sistemas es complicada, ya que requiere análisis en múltiples dominios en un entorno de alta computación basado en datos. Turntide introdujo el software Ansys en su flujo de trabajo para hacer frente a estos retos en la nube y acelerar con éxito el tiempo de comercialización de sus diseños de motores sostenibles.

Una solución para cada problema multifísico

Según el Director Senior de Simulación y Análisis de Turntide Biswadip Shome, una necesidad crítica que el software Ansys aborda en la optimización del Smart Motor System™ de Turntide implica la multifísica.

«Para cada problema multifísico, Ansys tiene un solucionador, por lo que está muy multiconectado con los diferentes tipos de física que necesitamos para una optimización exitosa del sistema. Ansys ofrece las tecnologías adecuadas para unir todo a la perfección en un conjunto de herramientas estándar del sector, ya sea en las instalaciones o en la nube. Así, se convierte en un lenguaje muy común para compartir información dentro de Turntide y con nuestros clientes a medida que surgen necesidades futuras.»

En el centro de su enfoque de I+D, Turntide utiliza tecnologías de nube mixta y simulación para acelerar los ciclos de desarrollo, acortando los arcos de diseño que conducen a una producción más rápida o a la conversión de un prototipo en un producto apto para el consumo masivo. Estas simulaciones suelen ejecutarse en estaciones de trabajo de 32 núcleos que utilizan 256 GB de RAM.

El sistema de motor inteligente de Turntide cuenta con un motor de reluctancia conmutada (SRM) de alto polo de rotor que funciona como un complemento de sistema completo para sistemas HVAC. Además de un motor completamente nuevo, los clientes obtienen un controlador de motor para la modulación de la velocidad y la supervisión remota en la nube para gestionar mejor su uso, lo que ayuda a los complejos empresariales, restaurantes, centros multimarket y centros comerciales a ahorrar dinero, energía y medio ambiente. El controlador del motor aprovecha algoritmos patentados para garantizar que siempre funcione con la mayor eficiencia posible en cualquier carga o velocidad sin dañar el propio motor.

Diseños de motores sostenibles a prueba de riesgos

Durante el desarrollo, Turntide se enfrentó a retos específicos en la optimización de sus diseños de sistemas de motores sostenibles. Su tecnología SRM está vinculada a una física no lineal muy compleja que funciona en múltiples dominios físicos (por ejemplo, electromagnético, térmico, estructural) y a sus interacciones no lineales relacionadas, que debían resolverse para la optimización del diseño del motor. Esto no sólo requiere la resolución iterativa de dominios individuales, sino también grandes cálculos repetidos a través de múltiples dominios.

El equipo aprovechó Ansys Gateway con tecnología de AWS para su clúster virtual, junto con los solucionadores electrónicos Ansys Maxwell para resolver estos desafíos de desarrollo. En concreto, Maxwell se utilizó para buscar en un amplio espacio de interfaz de diseño para establecer la geometría y los puntos de funcionamiento que contribuyen a un diseño óptimo del motor en una fase temprana del proceso de desarrollo del motor.

Esta actividad ayuda a Turntide a mitigar los riesgos en el desarrollo de nuevos motores, al tiempo que proporciona la viabilidad inicial necesaria para cumplir los requisitos de los clientes y respaldar la viabilidad de su producción de motores. También reduce la construcción y prueba de prototipos sin sacrificar la confianza del equipo en el resultado final.

Potencia computacional que crece contigo

A lo largo de los años, los modelos de sistemas de Turntide han crecido rápidamente en tamaño y complejidad, lo que les ha exigido ampliar una infraestructura informática muy grande y en crecimiento. Ansys Gateway con tecnología de AWS permite optimizar el diseño de motores en un gran espacio de diseño aprovechando más recursos informáticos para lograr la optimización con mayor rapidez.

Gracias a Ansys, Turntide tiene fácil acceso a todas las licencias de software de simulación, la potencia informática de alto rendimiento (HPC) y el almacenamiento en la nube necesarios para realizar estas grandes tareas computacionales en tiempo real. Los recursos adicionales permiten al equipo de desarrollo de Turntide tener en cuenta múltiples dominios que afectan a sus diseños de motores, incluidas las características electromagnéticas, térmicas y estructurales que influyen en el rendimiento del sistema, todo ello en un entorno de diseño disruptivo.

Toda esta potencia informática ha merecido la pena. El acceso a HPC permite a Turntide analizar sus diseños 7 veces más rápido en sus instalaciones y ejecutar 100.000 simulaciones con el software Maxwell 2D. En concreto, Turntide utilizaba antes 32 núcleos en sus instalaciones para optimizar su sistema de motor inteligente, y ahora puede utilizar 128 núcleos para reducir el tiempo total de cálculo en más de un 87%.

Flujos de trabajo hacia la optimización con Ansys Gateway powered by AWS

Recientemente, Turntide ayudó a sus clientes a utilizar Ansys Gateway con tecnología de AWS como parte de un flujo de trabajo para encontrar una solución de diseño de SRM óptima. Los SRM presentan un diseño mecánico simplificado sin imanes ni escobillas que es ligero pero más duradero, fiable y eficiente que los motores de CC con escobillas, lo que los convierte en alternativas atractivas a las aplicaciones de motores más tradicionales.

Al migrar a Ansys Gateway powered by AWS, el equipo estableció inicialmente un flujo de trabajo automatizado dentro de optiSlang que se extiende a Maxwell que se ejecuta en la nube. En él, Turntide toma los requisitos aproximados (junto con algunas condiciones de funcionamiento objetivo) e importa toda esta información al software de integración de procesos y optimización del diseño. Las funciones objetivo se establecen para maximizar el rendimiento del motor en cuanto a eficiencia y par, así como el peso para reducir los costes de diseño asociados para los clientes.

«En el pasado, podíamos ejecutar este flujo de trabajo en ordenadores locales», afirma el Dr. Avisekh Banerjee, Director de Simulación y Análisis, Digital Threads de Turntide Technologies. «Ahora tenemos la capacidad de ejecutarlo a escala masiva, utilizando hasta 1.520 parámetros de espacio de inferencia de búsqueda simultáneamente a través de Ansys Gateway powered by AWS. Una vez configurado, el flujo de trabajo automatizado se ejecuta durante unos días antes de llegar a una respuesta, con esfuerzos mínimos de post-procesamiento.»

La simulación conduce a mejoras en los procesos de fabricación

Gracias a la simulación, Turntide también ha realizado nuevos descubrimientos trabajando fuera de Ansys Gateway powered by AWS. Recientemente, el equipo recibió el encargo de diseñar una nueva carcasa para un motor que tenía un aspecto bastante diferente de la carcasa normal que utilizaban actualmente. En un momento dado, el diseño se envió para la creación de prototipos a uno de los fabricantes contratados por Turntide. Cuando volvió y el equipo lo probó, descubrieron que los resultados eran diferentes de lo que habían previsto inicialmente mediante simulación.

«Al final, el equipo pudo determinar que cualquier variación en el diseño procedía del proceso de fabricación», explica Banerjee. «Esto se debía a que, como el diseño era nuevo, la forma en que se estaba fabricando no favorecía la eficiencia y los parámetros de diseño requeridos. La simulación nos dio un punto de referencia para entender algunos de los problemas que teníamos en la fabricación del motor y que condujeron a importantes mejoras del proceso.»

Turntide también tiene grandes planes para el futuro. El equipo predice que surgirán oportunidades para ampliar su uso de Ansys Gateway con tecnología de AWS para otros desafíos relacionados con la física. Sin embargo, por ahora, la aceleración, que se debe principalmente a la disponibilidad de hardware informático a gran escala y licencias de software en el software, se está explorando para el diseño de motores eléctricos.