La nueva era del diseño de sistemas de control

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Prototipado virtual de sistemas

Por: M.C. Einar Alam Monroy Sahade
Ingeniero de Aplicación
Grupo SSC

Una de las herramientas en auge para el diseño y simulación de sistemas complejos de control es Twin Builder, de Ansys.

A simulation-based digital twin is a connected, virtual replica of an in-service physical asset — in the form of an integrated multidomain system simulation —which mirrors the life and experience of the asset. Digital twins enable system design and optimization and predictive maintenance, and optimize industrial asset management.”

Ansys, 2020

Con este pequeño párrafo comienza Ansys la explicación sobre ¿Qué es Twin Builder?. Me tomé la libertad de remarcar algunas palabras clave que personalmente llamaron mi atención al leer la descripción. Es fácil notar que este texto está orientado a la atracción de empresas sin un sector en específico ya que ¿Qué empresa no tiene problemas con el mantenimiento de sus equipos? y en cuanto se menciona el concepto de mantenimiento predictivo inmediatamente atrae la atención de cualquier industria. El hecho de poder evitar los costosos paros de línea provocados por un mantenimiento correctivo resulta un concepto utópico para cualquier gerente de mantenimiento. En esto consiste el principal objetivo de Twin Builder (TB) en la industria. Sin embargo, ver el panorama general nos quita de foco otras utilidades que puede tener esta poderosa herramienta y puede opacar un poco la utilidad de esta herramienta fuera del mantenimiento. En este blog hablaremos principalmente de estas utilidades, específicamente orientado a la ingeniería de control y automatización.

La nueva era del diseño de sistemas de control


El mismo Ansys describe TB con este flujo de trabajo: Diseña, valida, despliega. Sin embargo no siempre es necesario llegar al punto de desplegar un gemelo virtual que es donde la opinión general está. En las etapas de diseño y validación se encuentra una utilidad que considero de una relevancia para un ingeniero de diseño, comparable a la de un mantenimiento predictivo para un gerente de esta área.

Twin Builder para un ingeniero de diseño puede incluso considerarse como un laboratorio de pruebas virtual. La facilidad multifísica con la que cuenta el entorno de TB, debido a su naturaleza de aplicación, brinda un entorno perfecto de simulación real en un entorno controlado. El hecho de tener en este entorno la facilidad de trabajar señales mixtas en un mismo esquemático resulta alucinante. Personalmente el simple hecho de tener un entorno en el cual se puedan utilizar funciones de transferencia a manera de bloques, hacerlas interactuar con algún circuito y ver directamente las consecuencias en una variable física fue lo que me ganó como usuario. Con sus herramientas optométricas utilizadas para sintonizar las ganancias de un controlador y ver una respuesta en el tiempo cambiar inmediatamente es un plus magnífico.

La nueva era del diseño de sistemas de control
La nueva era del diseño de sistemas de control

Una utilidad potencial grande para esta aplicación resulta en la de poder combinar estas herramientas de control sobre un ROM (Modelo de Orden Reducido). Esto abre el panorama para poder simular un sistema completo en lazo cerrado. Con este ROM es posible importar una simulación desde Mechanical, Fluent, Maxwell o HFSS principalmente y modelar el comportamiento de dicho elemento dentro de Twin Builder y por lo tanto, controlarlo.

El conjunto de estos modelos complejos reducidos con las herramientas paramétricas y de optimización incluidas con TB ayudan a uno como diseñador de sistemas a «obviar» ciertas partes del diseño que no son prioritarias para el diseño en cuestión pero si necesarias. Esto ayuda a no dedicarle tiempo de más a partes del diseño que no lo necesiten. En general el ambiente de TB reduce significativamente el tiempo de diseño .

Estos son algunos de los motivos por los cuáles creo que describir Twin Builder como una mera herramienta de mantenimiento predictivo resulta incluso injusto para las capacidades del programa. Y esto es solo desde la perspectiva de diseño de sistemas de control, estoy seguro que si se le orienta desde otra perspectiva será un caso similar. Y no me queda más que imaginar y esperar con ansias el próximo lanzamiento de la herramienta.

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