¿Serán los mundos virtuales la próxima gran revolución? Algunas de las personas más influyentes de la industria tecnológica así lo creen. Meta, propietaria de Facebook, Instagram y WhatsApp, está invirtiendo unos 15 000 millones de dólares (14 200 millones de euros) al año para hacer realidad la visión de su fundador, Mark Zuckerberg, del “Metaverso”, un espacio de realidad virtual donde la gente puede reunirse para trabajar, jugar y comprar.

Sin embargo, para los ingenieros de diseño, pasar más tiempo en entornos virtuales no es ninguna novedad. Lo llevan haciendo desde hace años. Gracias a computadoras potentes y avanzados programas de simulación, muchos productos actuales pueden diseñarse, ensamblarse y probarse en un entorno completamente virtual mucho antes de que se fabrique el primer componente.

La ingeniería virtual pisa el acelerador

Las técnicas de la ingeniería virtual aportan múltiples beneficios. Los ingenieros pueden trabajar más deprisa, evaluar más opciones y realizar más pruebas, sin tener que invertir tiempo y dinero en fabricar prototipos físicos. Sin embargo, para los proveedores de componentes de ingeniería, la virtualización plantea algunos desafíos interesantes.

Agilizan y facilitan los cálculos, y permiten acceder a enfoques más sofisticados que los métodos tradicionales con catálogos

Hedzer Tillema, jefe de producto de SKF para software de ingeniería

Por ejemplo, consideremos los procedimientos que utilizan los ingenieros para seleccionar los rodamientos. Una tarea imprescindible en muchos diseños mecánicos, acertar en la elección del rodamiento, puede hacer la diferencia entre un diseño confiable y efectivo, y un costoso fracaso. Y, sin embargo, los procesos establecidos para la selección de rodamientos evolucionaron en un mundo analógico de tableros de dibujo y teléfonos.

“Los ingenieros cuentan con dos métodos tradicionales para elegir un rodamiento que ofrezca las prestaciones y la vida útil que necesita su aplicación”, explica Hedzer Tillema, jefe de producto de SKF para software de ingeniería. “Pueden utilizar las ecuaciones que publican SKF y otros proveedores de rodamientos en sus catálogos, o pueden hablar con uno de los ingenieros de aplicaciones del proveedor, que podrá acceder a datos y herramientas de cálculo de propiedad exclusiva”.

Esos métodos siguen siendo vigentes hoy, pero con la llegada de un mundo conectado e informatizado, los proveedores de rodamientos ahora pueden ofrecer otras opciones. “Durante muchos años, hemos ofrecido una serie de herramientas en línea y fuera de línea que pueden ayudar a nuestros clientes a realizar cálculos para seleccionar sus rodamientos”, afirma Tillema. “Agilizan y facilitan los cálculos, y permiten acceder a enfoques más sofisticados que los métodos tradicionales con catálogos”.

Potenciar la productividad

Sin embargo, ante la creciente sofisticación del software de diseño de ingeniería, incluso las herramientas de cálculo en línea han empezado a parecer un poco rudimentarias. “Nos dimos cuenta de que muchos de nuestros clientes tienen sus propias preferencias en cuanto a herramientas de diseño y flujos de trabajo”, explica Tillema. “Es donde los ingenieros de diseño pasan la mayor parte de su tiempo y donde se sienten más cómodos y trabajan con más eficiencia. ¿Por qué obligarles a salir de ese entorno y utilizar una herramienta totalmente distinta para seleccionar sus rodamientos?”.

Habiendo detectado la necesidad de una forma más ágil de trabajar, SKF ahora ofrece servicios integrados de selección y cálculo que funcionan de manera integral en diferentes plataformas de software de diseño de ingeniería. Al tener sus propios datos de productos, sus métodos de cálculo o ambas cosas integradas en estas plataformas, los diseñadores pueden elegir y evaluar un rodamiento desde su entorno habitual de desarrollo.

Simulación integral

Los servicios integrados de selección de rodamientos simplifican y aceleran el proceso de diseño virtual. Sin embargo, realizar pruebas virtuales supone un desafío más complejo. “Para acortar los plazos de lanzamiento, cada vez más clientes quieren simular sus diseños con mayor fidelidad y, además, en una fase más temprana del ciclo de desarrollo”, afirma Tillema.

Si los rodamientos constituyen un elemento fundamental de un diseño, como suele ser el caso de productos como motores o cajas de engranajes, la efectividad de la simulación viene determinada por el nivel de precisión y detalle en la representación del rodamiento. “Pero modelar rodamientos es un proceso complejo”, continúa. “Por su propia naturaleza, los rodamientos son componentes muy poco lineales y deben soportar presiones de contacto muy altas. El comportamiento de un rodamiento también puede verse influido por diferencias muy pequeñas en la geometría, y esa microgeometría es propiedad intelectual que los fabricantes de rodamientos, generalmente, quieren mantener en secreto”.

Estas características convierten la simulación de rodamientos en un proceso frustrante para los usuarios. “Normalmente, los clientes que utilizan herramientas de elementos finitos tienen que elegir entre dos opciones”, dice Tillema. “O simplifican demasiado, representando un rodamiento como un simple aro rígido, o intentan construir un modelo más detallado sin conocer todos los detalles del diseño”. En cualquier caso, concluye, el resultado final suele ser poco confiable.

Hay una aplicación para hacerlo

Ahora hay otra manera. Para resolver el dilema de la simulación, se han desarrollado nuevas integraciones, que están diseñadas para ofrecer mejores resultados con más rapidez que los métodos actuales. Los datos y servicios de cálculo de SKF pueden utilizarse con un número creciente de herramientas populares de simulación. La última en incorporarse a esta lista es el sistema de modelado por elementos finitos, Ansys.

“Todas estas integraciones tienen una operatividad ligeramente diferente, en función del sistema anfitrión”, explica Tillema. “Pero los principios básicos son los mismos”. Estos principios se basan en una interacción integral y en segundo plano entre la plataforma de simulación y los servidores de SKF en la nube.

En la integración con Ansys, por ejemplo, el usuario utiliza un asistente muy intuitivo para seleccionar el rodamiento, que aparece representado en el modelo del usuario como un objeto exclusivo. En lugar de basarse en conjeturas o en aproximaciones imprecisas para determinar sus características físicas, la aplicación se conecta con el servidor de SKF para obtener una representación precisa de la rigidez del rodamiento real.

Una vez integradas las características reales de los rodamientos en su modelo, el cliente puede realizar sus simulaciones para evaluar el rendimiento del diseño completo. “Nuestros cálculos tienen en cuenta los contactos detallados entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura del rodamiento, además de todos los detalles de la microgeometría”, explica Tillema. “Al encargarnos nosotros de la simulación de rodamientos, aligeramos el trabajo para el sistema del usuario”.

La aplicación SKF Bearing App for Ansys puede simular cualquiera de los aproximadamente 10‍ 000 rodamientos comunes de la gama de SKF; sus datos se actualizan continuamente para garantizar que los usuarios siempre tengan acceso a la información más actual y precisa. La aplicación admite dos tipos de modelos: uno optimizado para análisis estáticos y otro para realizar análisis dinámicos, que prioriza los armónicos o las vibraciones.

Integrar la IA

Los servicios integrados y las aplicaciones permiten a los ingenieros de diseño seleccionar y simular rodamientos con unos pocos clics de mouse, pero los próximos desarrollos facilitarán aún más el proceso. “Hasta ahora, nos hemos centrado en agilizar los métodos existentes”, dice Tillema. “Pero también estamos trabajando en enfoques totalmente nuevos para el desafío de la selección de rodamientos, que aprovechen la potencia de las técnicas modernas de optimización computacional”.

El siguiente paso, explica, consiste en crear flujos de trabajo que automaticen los procesos de decisión necesarios para elegir el mejor rodamiento para una tarea determinada. SKF está desarrollando herramientas capaces de interpretar datos sobre cargas, velocidades y otros parámetros de funcionamiento, y utilizar esa información para encontrar los productos más adecuados entre las miles de opciones que componen la cartera de productos de la empresa. La primera aplicación de la nueva tecnología ha sido lanzada recientemente como una función nueva de la herramienta en línea SKF Bearing Select (Herramienta SKF para la selección de rodamientos), diseñada para automatizar la selección de rodamientos en aplicaciones con motores eléctricos.

Al integrar competencias cada vez más sofisticadas en las herramientas que los ingenieros utilizan a diario, estos pueden trabajar más rápido, más cómodamente y con más seguridad. Para los usuarios finales, el resultado debería plasmarse en productos mejores y más confiables. Y para los ingenieros, tal vez en un poco más de tiempo libre para visitar el Metaverso.