Participe do fórum para Designers!
Sua experiência é vital para a comunidade. Junte-se a nós e contribua com seu conhecimento!
Participe do fórum agoraCompartilhe, aprenda e cresça com os melhores profissionais do setor.
Esta postagem do blog é a parte 1 de uma série de blogs para abordar seus desafios de sustentabilidade com um gêmeo digital multifísico. Aplicações adicionais são abordadas na Parte 2 com uma visão mais ampla de todos os recursos que você pode aproveitar para atingir suas metas de Sustentabilidade em sua empresa.
O aquecimento global e as alterações climáticas têm um impacto direto na forma como fazemos negócios atualmente. A transição energética e a sustentabilidade são tendências que estão impactando tanto os consumidores quanto a indústria.
Para a indústria, os números são bastante elevados, uma vez que representa diretamente 1/3 da energia consumida e 20% das emissões de carbono. O resto está relacionado com outras atividades como agricultura, construção ou serviços comerciais, etc.
O desenvolvimento de produtos e processos sustentáveis em todas as indústrias introduz novos desafios para os fabricantes, juntamente com as exigências tradicionais de produtos de alta qualidade, acessíveis, personalizados e individualizados, agravados pela escalada das pressões sobre os custos e das perturbações nas cadeias de abastecimento. Notavelmente, as empresas estão a aperceber-se de que 80% do impacto de sustentabilidade de um produto é moldado durante a fase inicial de concepção. Para resolver isso, é imperativo aproveitar um gêmeo digital baseado na física. Esta ferramenta de engenharia oferece uma representação virtual que simula com precisão a física e o comportamento do mundo real, fornecendo insights sobre as interdependências complexas entre atributos não lineares.
À medida que os fabricantes evoluem os seus critérios de negócio e processos de tomada de decisão para se envolverem numa perspetiva sustentável. É realmente uma nova oportunidade.
A sustentabilidade está se tornando uma licença para operar
Estamos ultrapassando o ponto em que o foco na sustentabilidade era quase uma mera revista sofisticada que acompanha o relatório anual. É o direito de interagir com prospects e clientes, com muitas oportunidades de conseguir novos negócios.
A sustentabilidade evoluiu de uma escolha ou estratégia de marketing para se tornar um requisito fundamental para as empresas. A mudança de sustentabilidade está aqui AGORA. Clientes, investidores e reguladores exigem transparência e responsabilidade das empresas no que diz respeito ao seu impacto ambiental. Uma rápida olhada na agenda do governo e no site das empresas Fortune 500 revela a importância da agenda de sustentabilidade: “compromissos líquidos zero”, o “fluxo de capital”, a “escassez de recursos” e a “economia circular”.
No mundo da engenharia, há uma percepção crescente de que uma parte significativa do impacto de sustentabilidade do produto é moldada durante a fase inicial de conceituação. O ato de equilibrar desempenho e sustentabilidade é um problema multifísico e mostraremos através de diversas aplicações como Simulação do Sistema Simcenter pode ajudar na transição para esses novos requisitos em vários setores industriais.
Podemos observar a evolução do System Simulation ao longo do tempo em 3 etapas principais.
01.- A Simulação de Sistema começou há muito tempo com “Performances”.
02.- depois se expandiu para “Controles” há algum ano.
03.- agora a mudança é para a “Sustentabilidade”, que entra em vigor a partir de hoje
Se refinarmos alguns dos desafios que podem ser abordados com a Simulação de Sistemas em relação à sustentabilidade, poderíamos listar estes nove desafios.
Compreender e otimizar a eficiência do sistema é crucial para reduzir a utilização e as perdas de energia. Evitar ou minimizar o desperdício e garantir que os produtos sejam reciclados e reaproveitados promove a sustentabilidade. Isto envolve não apenas minimizar o desperdício de materiais, mas também focar no uso eficiente e na reciclagem de energia.
Ao enfrentar o desafio da sustentabilidade, as empresas podem adotar materiais alternativos ou bioecologicamente corretos (o que eu gosto) para evitar aterros. A simulação pode ajudar a compreender e estudar o impacto da mudança no material no processo existente.
Em seguida, ao mesmo tempo em que otimiza a rede de infraestrutura ou o uso de energia renovável e a neutralidade de recursos, ou seja, edifícios, datacenters e fábricas mais verdes, bem como para o gerenciamento de recursos com água, energia, fluidos, petróleo,… a simulação de redução de emissões e poluentes fornece insights antecipados e prevê a otimização de acordo com cada indivíduo requisitos.
Na verdade, a utilização do gémeo digital para abordar objetivos sustentáveis não é novidade. Na Siemens começámos em 2009-2011, talvez um pouco cedo naquela altura, com PICANOL para projeto de economia de energia para máquinas de tecelagem, fundada pela Comunidade Europeia. Era Chamado ESTÔMADO significa “Ferramentas de software de energia para design de máquinas sustentáveis”.
Este projeto de sucesso permitiu PICANOL projetará os “teares com maior eficiência energética do mercado””
Depois implantamos essa abordagem em muitos outros setores. Basta lembrar que o System Simulation é adequado para enfrentar os desafios de sustentabilidade do setor. Principalmente com o Simcenter Amesim, pois inclui por padrão as trocas de potência/energia para todos os componentes dos gêmeos digitais.
Identificamos esses cinco segmentos que correspondem aos setores usuais com os quais estamos familiarizados. Com especial enfoque nas indústrias térmicas ou fábricas de alta energia já que vemos muitos pedidos de mais sustentabilidade vindos destas empresas.
Vamos passar para o caso de uso prático e real das indústrias para entender o que é.
Apresentaremos rapidamente dois exemplos com clientes:
- O material bio/ecologicamente correto para máquinas de embalagem. Trata-se de embalagens plásticas de base biológica.
- A gestão de recursos com data centers. Trata-se de poupança de energia para infraestruturas de refrigeração.
🏭 📦🥡 O mudança de materiais plásticos para usar biomateriais tem impacto direto nas máquinas de embalagem, não deve reduzir ou interromper a produção. Daí a necessidade de verificar se essas máquinas de embalagem ainda se comportam adequadamente com seus gêmeos digitais e, caso contrário, a necessidade de adaptações com calibração do modelo para garantir o desempenho do produto.
♻️⚡️🌡 Vamos apresentar agora mais um case de sustentabilidade com um Infraestrutura de resfriamento de data center de 3 andares. O gêmeo digital ajuda a atender aos requisitos, e a simulação virtual do sistema real permite validar o desenvolvimento do software (controlador). Assim, no final, a energia pode ser significativamente reduzida e o líquido refrigerante também funciona a seco. Aqui está um webinar onde nos aprofundamos em como simulação pode melhorar o resfriamento do data center.
Muito bem, podemos compreender melhor a sustentabilidade com estes 2 exemplos sobre o impacto dos materiais bio/ecológicos e a poupança de energia nos data centers. Vamos agora ao tema eficiência.
A ambição aqui é obter uma visão clara das métricas de eficiência para todos os subsistemas das fábricas ou máquinas industriais, como o que está disponível hoje para Eletrodomésticos com rótulos ecológicos (classes A a G, visualização colorida). Na verdade é algo que já pode ser feito hoje no Simcenter Amesim.
🏭♻️🎯💧 Podemos extrair todas as informações a nível de sistema, subsistemas ou componentes. Assim, podemos otimizar as máquinas de produção para aumentar a sua eficiência. Por exemplo com o prensa hidráulica onde algumas variantes de designa introdução de um motor de velocidade variável ou de um acumulador hidráulico traz economias de energia significativas.
Até os controles, por exemplo, as configurações do PID podem ser otimizadas para evitar oscilações, ou seja, pequenos consumos de energia em modo inativo, que se tornam importantes perdas de energia ao longo do tempo. Tem um interesse real no contexto da poupança de energia, mas também do aumento do preço da energia que impacta o OPEX (despesas operacionais) vs. CAPEX (despesas de capital).
O outro exemplo abaixo é a eficiência energética do processo de vulcanização de um pneu de bicicleta. É um exemplo interessante, pois todo mundo tem bicicleta, ou poderia imaginar que é um meio de transporte ecologicamente correto.
🏭🌱🚴 Mas você sabia que a eficiência do processo é de apenas 1%, acabando com muita energia perdida. Na verdade existe vapor que infla o pneu para a vulcanização, mas é muito ineficiente. Os autores recomendam a mudança para a eletrificação, o que exigiria alguma simulação e análise para garantir que as adaptações ainda estejam corretas para as novas máquinas de produção eletrificadas.
Vamos concluir agora com este último exemplo de forno cerâmico – Instalação com 80 metros de comprimento (43 módulos de 2,1 m cada). É bem sabido que é um processo de muita energia.
🏭 🌡️🔥 Graças ao Simcenter Amesim, o cliente conseguiu prever com precisão a distribuição de temperatura nos módulos, incluindo o queimador de gás térmico para fornecer a energia térmica. Finalmente conseguiram um ganho de 10% na poupança de combustível, o mesmo para o CO2, graças a um novo queimador de recuperação de calor onde o ar quente é reinjetado na entrada do queimador. Isso é impressionante, não é?
Em resumo, abraçar a sustentabilidade no desenvolvimento e fabrico de produtos requer uma abordagem estratégica, considerações em fase inicial e ferramentas avançadas, como gémeos digitais baseados na física, para navegar pelas complexidades e aproveitar a sustentabilidade como uma vantagem competitiva.
Idealmente, os casos reais de uso de aplicativos discutidos no blog fornecem uma boa visão geral de como o Simcenter System Solutions pode ajudar a ter sucesso ao atingir suas metas de sustentabilidade. Vamos agora ler a Parte 2 desta série de blogs para obter informações mais detalhadas sobre outras aplicações, desde componentes sustentáveis/eletrificados até simulação em operações. Isto abre novos caminhos para a inovação no campo da sustentabilidade.
E por favor lembrem-se desta definição básica: “Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras satisfazerem as suas próprias necessidades”, que grande ambição!
Participe do fórum para Designers!
Sua experiência é vital para a comunidade. Junte-se a nós e contribua com seu conhecimento!
Participe do fórum agoraCompartilhe, aprenda e cresça com os melhores profissionais do setor.