Computación en la nube para simulación fluidodinámica

Empresa:  Biocurve (Manufacturera), Nabladot  (proveedora de software)

Agente tecnológico: Bifi – Nabladot

Presentación del Caso:

Los costes de uso de herramientas de Fluidodinámica computacional (CFD) son muy elevados y, en general, inasumibles para las pymes, ya que incluyen altos costes de licencias de software, necesidad de infraestructura de computación de altas prestaciones y, además, requiere de personal técnico especializado en su uso.

Este proyecto tuvo como objetivo permitir a una pyme como Biocurve el acceso a servicios de ingeniería computacional en Cloud eliminando las barreras de acceso. Se ha llevado a cabo por la empresa Biocurve como usuaria final, la empresa Nabladot como proveedora de software y el Instituto BIFI como experto en tecnología HPC-CLOUD en el marco de colaboración del proyecto europeo CloudFLow .

Con la solución aportada, Biocurve puede analizar el rendimiento de diferentes diseños de sus calderas mediante el uso de las herramientas CFD integradas en la infraestructura del BIFI en CloudFlow.  Para ello Nabladot adaptó software CFD para la simulación del intercambiador de calor de sus calderas, y desarrolló un interfaz fácil de usar para permitir que Biocurve pueda usar las herramientas CFD de forma independiente.

Inicialmente el diseño de las calderas se basaba en la experiencia y conocimiento del personal de Biocurve. Se diseñaba un prototipo que se mejoraba mediante varios ciclos de ensayo-error. El único software utilizado en el proceso de diseño era un software CAD (SolidWorks) y hojas de cálculo. Con esta metodología era posible encontrar una solución o diseño razonable, pero no el diseño óptimo.

Uno de los retos de este tipo de calderas es reducir su tamaño ya que permitiría llegar a un mayor número de edificios y hogares, además de reducir los costes de materiales. Sin embargo, con la metodología anteriormente utilizada, mejorar el diseño supone un reto difícil de alcanzar.

Además, con la metodología inicial, el desarrollo de nuevas calderas (para ampliar la gama de productos y el mercado de Biocurve) requería una importante inversión.  Previamente al proyecto, el tiempo estimado para el diseño de una caldera de biomasa era cercano a 6 meses.

Proceso de trabajo:

Este experimento introdujo herramientas CFD, integradas en un entorno cloud, en el proceso de diseño de las calderas de biomasa de condensación de Biocurve.

Para la ejecución de este proyecto se utilizó software de código abierto como SnappyHexMesh (generador de mallas computacionales), OpenFOAM (solver de fluidodinámica computacional) y ParaView (software de post-proceso). También fue necesario el uso de grandes infraestructuras de computación ofrecidas por el Instituto BIFI, integradas en el  proyecto CloudFlow, donde las herramientas CFD fueron portadas. Las herramientas computaciones fueron modificadas para tener un interfaz amigable para el usuario final.

Tras el desarrollo realizado, el personal de Biocurve introduce, a través de una página web, la geometría (CAD) de la caldera y los datos de operación (caudales y temperatura de los gases y del agua), y, una vez completada la simulación, obtiene un informe con los resultados. Todo este proceso (generación de la malla computacional, resolución de las ecuaciones de conservación y post-proceso de los resultados) se realiza automáticamente con el software de código abierto anteriormente citado.

Finalmente Nabladot ofreció formación a Biocurve sobre el manejo de la herramienta CFD en la nube. Con todo ello, se ha permitido ofrecer a Biocurve la posibilidad de acceder al uso de herramientas CFD en cloud para optimizar el diseño de sus calderas.

         

Beneficios obtenidos por la empresa:

NablaDot adaptó las herramientas de CFD (generador de malla, Snappy HexMesh, software de fluidodinámica, OpenFOAM, y software de post-proceso ParaView) para simular el intercambiador de calor de una caldera de condensación de biomasa.  Todo este software de código abierto fue migrado a la infraestructura de cloud del Instituto BIFI dentro del proyecto CloudFlow, cuyos recursos computacionales fueron utilizados para ejecutar las herramientas CFD.

Como resultado, y después de la formación necesaria proporcionada por nablaDot, Biocurve comenzó a utilizar las herramientas de CFD y a integrarlas en su proceso de diseño. El tiempo requerido para llevar a cabo el diseño de un prototipo se ha reducido más de un 50% y, además, se ha reducido el tamaño de la caldera actual en más de un 30%, manteniendo las mismas prestaciones.

Dado el éxito del proyecto, inicialmente previsto sólo para optimizar un diseño de 25 kW, se ha acometido en poco tiempo el desarrollo de un nuevo prototipo de 200 kW, empresa difícilmente abordable utilizando el proceso tradicional.

 

 

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