Software avanzado para diseño electromagnético

23/06/2008 (Actualización)

En la industria, los campos electromagnéticos producen perturbaciones que son peligrosas para otros equipos. Si deseamos fabricar o diseñar productos de alta gama deberemos preocuparnos por la compatibilidad electromagnética y sus efectos. Sin duda daremos mayor credibilidad a nuestros diseños y podremos garantizar su comportamiento en situaciones de elevada responsabilidad. Continuando con el diseño electromagnético, actualizamos este artículo hablando del software de integrated engineering. Básicamente se trata de software de simulación para diseños electromagnéticos que aborda las siguientes aplicaciones:

• Alto voltaje y campos eléctricos: El diseño de equipos de alto voltaje y otros dispositivos que usan campos eléctricos requieren cálculos detallados de las tensiones eléctricas, con la finalidad de reducir el flashover y cumplir otros criterios de diseño. Se han desarrollado métodos como el “boundary element method”, que solucionan estos problemas de una forma sencilla.
• Aplicaciones de trayectoria de partículas: Muchos dispositivos son afectados por el movimiento de partículas cargadas en campos eléctricos y/o magnéticos. Por ejemplo, las aplicaciones que usan haces de electrones o iones hacen uso de este movimiento deliberadamente. El rendimiento del dispositivo puede limitarse por la capacidad para obtener la resistencia de campo o distribución espacial deseada. También puede ser afectado por problemas prácticos cuando se produce la intensidad del haz deseado o se mantiene la intensidad del haz a lo largo de una trayectoria sin excesiva divergencia debido a su propia carga de espacio. El módulo de simulación Lorenz proporciona una poderosa herramienta destinada a calcular regímenes de emisiones, efectos de la carga del espacio del haz, estadísticas de emisión secundarias, emitancia del haz, etc.
• Aplicaciones magnéticas: El diseño de equipos electromecánicos, tales como motores o solenoides, requiere de la utilización de software especialmente diseñado para para el análisis magnético, incluyendo análisis de transitorios. En el diseño de sensores, apantallamientos magnéticos, o aplicaciones específicas como NMR, se requeire una elevada exactitud en los campos.
• Sistemas termoeléctricos: Virtualmente todos los dispositivos eléctricos generan calor para poder operar. En algunos casos este calor no es deseado, como ocurre en motores o circuitos impresos. En algunos casos especiales el calentamiento de piezas es deseable, por ejemplo en aplicaciones de tratamiento térmico. Estas aplicaciones del software aborda aplicaciones multifísicas como el acoplamiento magnético, los campos eléctricos y los campos térmicos.

14/05/08

Tradicionalmente, la principal capacidad de un ingeniero debía ser su facilidad para el cálculo, pero los tiempos han cambiado. Actualmente, un ingeniero en lo que realmente debe estar al día es en herramientas de software. Ya hemos abierto varias secciones dedicadas a software gratuito, pero en esta ocasión nos vamos a centrar en las últimas herramientas que están revolucionando el desarrollo de productos industriales. Como en el resto del blog, nuestros artículos no están patrocinados, no son por ello publicidad. Simplemente expondremos aquellos que nos parecen interesantes y que suelen destacar en las revistas técnicas internacionales. Trataremos sobre todo de aportar información sobre tecnologías que no son muy conocidas en español. En este post explicamos el software desarrollado por Vector Fields, dedicado al diseño electromagnético.

• Opera: Comenzamos con Opera, un software dirigido al diseño de motores y generadores. Permite al usuario definir comportamientos complejos tales como la fricción, carga y par dependiente de la velocidad. Las capacidades multifísicas muestran los efectos de la temperatura y de las tensiones mecánicas que el par de torsión tendrá en las partes del motor. El programa permite el diseño de velocidades mediante un simulador electromagnético utilizando una simple caja de diálogo. Los usuarios seleccionan el motor o generador requerido de una lista que incluye inducción, magnetismo permanente, reluctancia, etc. Posteriormente se eligen diez parámetros para definir la geometría mecánica, propiedades de los materiales, y diseño eléctrico. Finalmente el software crea el modelo. Los parámetros incluyen diámetros de rotor, estator, y eje; anchura de dientes del estator, y número de ranuras del estator.
• Concerto: Concerto es un software dirigido a la automatización del diseño electromagnético. Sus herramientas están pensadas para diseño electromagnético de microondas y campos electromagnéticos RF (radiofrecuencia). El ambiente de diseño que proporciona el programa le permite interaccionar con otros modelos de diseño (por ejemplo importa de los programas CAD), y dispone de un poderoso simulador FDTD (Dominio de Tiempo de diferencia finita). Dispone asimismo de un post procesador para análisis de resultados y una herramienta de optimización automática.

Este software está dirigido al diseño de productos en los siguientes sectores de actividad:

• Máquinas.
• Productos de consumo.
• Transporte y defensa.
• Industria y científico.
• Comunicaciones.

Palabra clave: Software for electromagnetic design, Finite Difference Time Domain , high voltage & electric field, particle trajectory, magnetic, electrothermal systems, RF, microwave & antennas, electromechanical systems