Las soluciones de Siemens permiten a la empresa de ingeniería JALVASUB reducir costes y aumentar la eficiencia.
Generacion de energia mas ligera y potente
La startup de tecnología española JALVASUB Engineering, SL (JALVASUB Engineering) está desarrollando sistemas innovadores de propulsión y generación de energía para la próxima generación de vehículos marinos. El sistema compacto de propulsión eléctrica “HYCOGEN” de JALVASUB Engineering, genera electricidad con pilas de combustible PEM, con una tecnología de membrana de intercambio de protones de mayor eficiencia y de contenido ultra bajo de platino (ULPHE-PEM), que reduce los costes, el peso y el volumen, al tiempo que aumenta la eficiencia y proporciona una mayor densidad de potencia. Fundada en 2017 por Juan Álvarez y Ángel Martínez, JALVASUB Engineering produce vehículos eléctricos terrestres, aéreos, de superficie y submarinos autónomos o no autónomos, propulsados por hidrógeno y pilas de combustible ULPHE-PEM, en cooperación con sus principales socios, entre los que figuran Astillero Moggaro Aluminium Yatchs, Paceco Momentum, Ventor Innovations, Robdos, Fundación CIDAUT, La Coruña y Universidad UNED, ICP-CSIC y CIEMAT.
La pila de combustible ULPHE-PEM es el resultado de un diseño innovador de alta eficiencia, que reduce significativamente la cantidad de platino. El sistema de generación de energía HYCOGEN, más pequeño y eficiente, que combina hidrógeno y oxígeno electroquímicamente para producir electricidad, actualmente se está implementando en vehículos marinos, tanto en el ámbito civil, como en el de la Seguridad y Defensa.
Uso de Solid Edge para diseños innovadores
Para el diseño asistido por computadora (CAD) de los sistemas de propulsión y generación de energía y de los vehículos, los ingenieros de JALVASUB Engineering utilizan el software Solid Edge. “Con el software Solid Edge CAD 3D, nuestro equipo puede trabajar en conjunto de manera más eficiente que nunca”, dice Juan Álvarez, cofundador y director ejecutivo (CEO) de JALVASUB Engineering.
“La tecnología síncrona nos permite modelar rápidamente todos los componentes del sistema HYCOGEN y ver fácilmente cómo se conectan e interactúan entre sí”. Antes de implementar Solid Edge, JALVASUB Engineering utilizó soluciones 2D para sus diseños. “Con los sistemas 2D, era difícil para nuestros ingenieros comunicarse y trabajar de forma colaborativa en nuestros diseños, y las múltiples revisiones requerían mucho tiempo”, dice Álvarez.
“Necesitábamos ser más rápidos y tener un mayor control y gestión de todo lo que se estaba diseñando en cada etapa. Por esta razón, necesitábamos un programa CAD en 3D.” “Uno de los puntos más importantes de Solid Edge es lo fácil que fue la transición de CAD 2D a CAD 3D con la tecnología síncrona, además de contar con el apoyo, el asesoramiento y la capacitación continuos de Prismacim, nuestro partner de Siemens de Solid Edge”
Al diseñar sus piezas y ensamblajes complejos en Solid Edge utilizando tecnología síncrona, JALVASUB Engineering utiliza el gemelo digital integral de su diseño durante todo el ciclo de vida del desarrollo del producto. “Es mucho más fácil usar Solid Edge para integrar la pila de combustible y los componentes de propulsión en los buques marinos”, dice Álvarez. “Nos permite reutilizar datos y diseños y nos da la capacidad de personalizar los sistemas de propulsión y las embarcaciones”.
Optimización del diseño con simulación de flujo
Con Solid Edge, JALVASUB Engineering aprovecha el gemelo digital integral en todo el proceso de diseño a fabricación, al mismo tiempo que utiliza Simcenter FLOEFD para el software Solid Edge. Totalmente integrado en Solid Edge, Simcenter FLOEFD permite a JALVASUB Engineering realizar una carga anticipada del análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD), realizando la simulación al principio del proceso de diseño. JALVASUB Engineering implementa Simcenter FLOEFD durante la fase de diseño del sistema HYCOGEN de la empresa, para optimizar la dinámica de fluidos de los componentes.
“Esto nos permitió la máxima utilización de oxígeno e hidrógeno y lograr una mínima pérdida de presión en el interior de la pila de combustible”, dice Álvarez. Esta optimización permite a JALVASUB Engineering aumentar la eficiencia, al tiempo que reduce los costes, el peso y el volumen. “Solid Edge y Simcenter FLOEFD nos han permitido avanzar en la tecnología de las pilas de combustible ULPHE-PEM”, dice Alvarez.
“Con las poderosas herramientas de análisis, hemos aumentado la eficiencia de la pila de combustible en más del 10% y reducido el contenido de platino en un factor de 10, disminuyendo el peso y el volumen de todo el sistema al 30% del diseño original“. Con la capacidad de introducir el análisis CFD al principio del proceso de modelado 3D, Simcenter FLOEFD permite a JALVASUB Engineering evitar prototipos físicos costosos, reducir costes y mejorar la durabilidad.
El proceso de diseño también se acelera gracias a la estrecha integración de Solid Edge y Simcenter FLOEFD, según Álvarez. “Antes de adoptar las soluciones de modelado y simulación de Siemens, pasamos mucho tiempo haciendo reuniones y analizando los diseños”, dice Álvarez. “Ahora Solid Edge y Simcenter FLOEFD nos permiten analizar en equipo de forma rápida y sencilla “.
Aplicaciones más allá de los vehículos marinos
En 2017, el sistema HYCOGEN de JALVASUB Engineering fue seleccionado como “Nuevo Producto Altamente Innovador” por el Programa Acelerador Blue Ocean Innovation 4.0 de la Agencia Gallega de Innovación, que está diseñado para acelerar proyectos especializados en el sector marítimo. En 2019, JALVASUB Ingeniería recibió el Sello PYME Tecnológica del Ministerio de Ciencia e Innovación de España. En 2020, el Ministerio de Defensa ha confiado en JALVASUB Engineering para el desarrollo de una pila de combustible nacional para los submarinos S-80 (Proyecto MEDUSA 300), basado en las tecnologías ULPHE-PEM.
JALVASUB Engineering y sus socios creen que el revolucionario sistema de generación de energía basado en pilas de combustible ULPHE-PEM, podría aplicarse más allá de los vehículos marinos. Las pilas de combustible han tenido éxito en automóviles, camiones y autobuses, y la compañía cree que este sistema más compacto y eficiente se podría aplicar a vehículos innovadores, tales como vehículos aéreos no tripulados y soluciones de movilidad para personas discapacitadas, como sillas de ruedas eléctricas con mayor autonomía.
El sistema HYCOGEN es un proyecto que JALVASUB Engineering realiza en colaboración con el Laboratorio de Física de Fluidos de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) de España en Madrid y el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas de Madrid (ICP-CSIC) y que está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España, en la convocatoria de Retos de Colaboración 2017.
“Solid Edge y Simcenter FLOEFD nos permitirán seguir desarrollando los sistemas HYCOGEN para diferentes aplicaciones tanto en el sector naval como en otros mercados con un mínimo coste asociado” dice Álvarez. “Tener una herramienta integrada nos permite desarrollar nuestros diseños y sus cálculos asociados de forma rápida y sencilla, reduciendo el tiempo de comercialización”.
FUENTE: Prismacim