Análisis Térmico con SOLIDWORKS

¿Problemas con altas temperaturas en tus diseños?

Cuantas veces nos encontramos con problemas de sobrecalentamiento de nuestros proyectos, ya sea por fricción mecánica, maquinaria para el tratamiento térmico, o equipo que tiene que estar expuesto a altas temperaturas.

SOLIDWORKS Simulation cuenta con análisis térmicos que nos permite predecir el comportamiento del calor en nuestros diseños y así poder hacer cambios en la geometría de nuestros diseños, en el tipo de material, o en cualquier factor físico que esté alterando las condiciones de trabajo de nuestros productos.

Los análisis térmicos son relativamente fáciles de realizar, pero son difícil de medir físicamente, especialmente cuando se trata de componentes internos. Es por eso que la validación virtual nos facilita mucho las cosas, este nos muestras una serie de resultados como lo son temperatura, gradiente de temperatura, flujo de calor, etc.

En la siguiente tabla se muestra una analogía respecto a un análisis estático o estructural.

Analogía entre análisis estático y estructural
Analogía entre análisis estático y estructural.

 

Por ejemplo. Haremos la prueba a un sartén de cocina con los siguientes parámetros:

  • Materiales: Acero Inoxidable y plástico ABS.
  • Temperatura de trabajo: 150°C.
  • Temperatura ambiente: 30°C.
  • Flujo de calor: 13.4W/m2 (acero Inoxidable).

 

Los resultados bajo estas condiciones fueron los siguientes:

En nuestro primer resultado obtuvimos la distribución de temperatura.  Podemos ver claramente por medio de la ayuda del gráfico de colores el comportamiento de la temperatura en nuestro sartén. Vemos como el mango presenta un mínimo de 30°C lo cual hace segura la manipulación de nuestro artefacto.

En cuanto a la distribución del calor, vemos como el diseño es óptimo debido a la distribución a lo largo de toda la placa. Con esto podemos utilizar al máximo el área de nuestro sartén.

Análisis de distribución de calor en SOLIDWORKS
Análisis de distribución de calor.

 

Como segundo resultado tenemos lo correspondiente a Gradiente de temperatura. Esta muestra en que parte del modelo existe un mayor cambio de temperatura respecto a la distancia, ya que este se mide en temperatura sobre distancia (°C/cm), en la imagen podemos ver como hay un área de intercambio de calor presentada en la unión entre el mango y el acero de nuestro sartén.

Análisis de gradiente de temperatura con SOLIDWORKS
Análisis de gradiente de temperatura.

 

Por último, tendremos la gráfica del flujo de calor. Esta nos muestra en que parte del modelo se aprecia mayor flujo de calor, es decir el flujo que existe de la parte caliente a una parte fría. Cómo podemos ver en la imagen el flujo de calor iría del centro hacia arriba logrando un intercambio de calor a lo largo de su recorrido por las paredes de este. En esta zona tendremos mayor flujo o intercambio de temperatura.

Análisis de flujo de calor con SOLIDWORKS
Análisis de flujo de calor.

 

Este tipo de estudios también tiene aplicación para:

  • Hornos.
  • Equipo Industrial.
  • Maquinaria pesada.
  • Electrónica (no aplica para ventilación).
  • Construcción.
  • Intercambiadores de calor.
  • Artículos de consumo y electrodomésticos.

 

Con esto podemos concluir que esta herramienta es muy útil para la validación de diseños donde se trabaja a altas temperaturas, o donde puede afectar los componentes, esto se vuelve muy eficaz para prevenir de manera virtual que lo diseñado sea funcional y no tener que esperar a generar un prototipo físico con pruebas destructivas que nos genera un alto costo y retrasos de entrega por diseño.

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Intelligy es una empresa mexicana con más de 15 años dedicada a la consultoría industrial por medio de tecnologías 3D, contribuyendo con el desarrollo de la industria brindando soluciones de diseño mecánico, diseño eléctrico, análisis de ingeniería, documentación técnica y administración de proyectos, así como soporte técnico y entrenamiento de SOLIDWORKS. Para conocer más visita: www.intelligy.com
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