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Simulando processos com o uso de CFD A constante busca pelo aprimoramento de processos e equipamentos vem gerando uma srie de ferramentas tec-

nolgicas que visam aperfeioar o ciclo de desenvolvimento de produtos e reduzir os custos industriais. Ao mesmo tempo, a qualidade final no pode ser afetada; ao contrrio, as empresas precisam melhorar seus produtos para se manterem competitivas no mercado. Dessa forma, em diversos segmentos industriais, a utilizao de softwares de simulao tem-se tornado uma opo cada vez mais importante para o alcance dessas metas aparentemente contra-ditrias. Tais ferramentas permitem aos engenheiros e projetistas acompanhar melhor as ocorrncias em diversos processos industriais e equipamentos associados, possibilitando, assim, a diminuio do ciclo de projeto, de modo a eliminar o tradicional processo de tentativa e erro.

O projeto de processos e equipamentos para a indstria de papel e celulose consiste em uma tarefa que exige significante apoio experimental e grande nmero de prottipos e testes. Uma alternativa interessante para otimizar esse ciclo a utilizao das ferramentas de Dinmica dos Fluidos Computacional (CFD, do ingls Computational Fluid Dynamics), que oferecem ao engenheiro a possibilidade de prever o comportamento dos f luidos atravs de testes virtuais, sem a necessidade de construir diversos prottipos.

A empresa brasileira Engineering Simulation and Scientific Software (ESSS), distribuidora dos softwares Ansys na Amrica do Sul, coloca disposio do mercado ferramentas avanadas de CFD, proporcionando capacitao completa na utilizao desses pacotes e tambm, se necessrio, trabalhos de consultoria especfica com metas em conformidade com as necessidades dos clientes. A utilizao dos pacotes de simulao Ansys reduz a quantidade de prottipos e ensaios fsicos necessrios, alm de permitir o estudo de uma grande quantidade de alternativas de projeto, culminando em substancial reduo do tempo despendido para o desenvolvimento de produtos, destaca Nicolas Spogis, doutor em Engenharia e coordenador de Negcios da ESSS. Muitas vezes feita a pergunta: O que aconteceria se...? dentro de um processo de tomada de decises em dado projeto, e a mudana de cenrios tcnicos (condies de operao do equipamento e seu impacto no desempenho do processo) pode ser prevista pela simulao de CFD de forma relativamente rpida em comparao ao processo tradicional de prototipagem, complementa Spogis.

Ele ainda comenta que grandes empresas do setor de papel e celulose j utilizam essa tecnologia em seus proje-tos. A Metso Paper reduziu substancialmente o gasto energtico dos seus depuradores, aumentando a eficincia e diminuindo as perdas de matria prima; a Albany obteve melhorias significativas na qualidade do papel fabricado com seus equipamentos, e a Kadant reduziu em 25% o consumo de energia em seus polpadores.

Os setores aeroespacial, metalrgico, automotivo, de leo e gs, qumico, biomdico e de gerao de energia j utilizam CFD no dia-a-dia. Entre as clientes da ESSS, vale citar a Petrobrs, a Embraer, a Companhia Vale do Rio Doce, a Weg, a Voith e a Alstom, que adotam a tecnologia, alm de importantes montadoras de veculos (GM, Ford e Volkswagen) e seus principais fornecedores.

Para garantir o sucesso da implantao dessa tecnologia, a ESSS oferece um processo de transferncia de tec-nologia que envolve treinamentos desde o nvel bsico ao avanado, bem como o suporte prestado por sua equipe

de engenheiros, mestres e doutores em diversas reas, como Engenharia Mecnica, Naval, Qumica e Metalrgica.

Tambm merecem destaque os softwares Ansys de CFD, Fluent e CFX, que podem ser instalados em com-putadores que tenham como plataforma os sistemas operacionais Windows de 32 ou 64 bits ou Linux.

Tecnologias

Texto: Rodrigo Moraes

Imagem em 3D do modelo de planta piloto do Pulper. A geometria desse equipamento utilizada para quantificar as caractersticas de circulao dos diversos tipos de design de rotor. Em detalhe, um rotor instalado no hidrapulper

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Technologies

Text: Rodrigo Moraes

Simulating processes with the use of CFDThe continuous search for the improve-

ment of processes and equipment has gener-ated a series of technological tools that aim at enhancing the product development cycle and reducing industrial costs. At the same time, the final quality of the product cannot be affected; on the contrary, the companies have to improve their products to keep competitive in the market. This way, in many industrial segments, the use of simulation software has become more and more an important option in the search of these apparently contradicting goals. These tools provide engineers and designers with a better knowledge of what hap-pens in various industrial processes and related equipments, thus enabling a reduction in the project cycle in order to eliminate the traditional trial-and-error process.

The design of processes and equipment for the pulp and paper industry is a task that requires significant experimental support and a large number of prototypes and tests. An interesting alternative to optimize this cycle is the utilization of the CFD (Computational Fluid Dynamics) tools, which offer engineers the possibility of predicting the behavior of fluids through virtual tests, without the need to build many prototypes.

The Brazilian company Engineering Simulation and Scientific Software (ESSS), dis-tributor of the ANSYS software in South America, makes available to the market advanced CFD tools, providing full capacity building in the use of these packages as well as, if necessary, specific consulting works with targets agreed according to customers needs. The use of ANSYS simulation packages reduces the quantity of prototypes and physical tests required, besides enabling the study of a great number of project alternatives, even-tually leading to a significant reduction in the time dedicated to product development, remarks Nicolas Spogis, PhD in engineering and Business consultant for ESSS. Many times the question we ask ourselves: What would happen if... within a decision-making process of a certain project, and the change of technical scenarios - change in the op-erational conditions of the equipment and its impact in the process performance, can be answered by the CFD simulation in a fairly quick way when compared to the traditional prototyping process, complements Spogis.

Also, according to Spogis, large pulp and paper companies already utilize that technology in their projects. Metso Paper has substantially decreased the energy cost of its screening and cleaners, increasing efficiency and reducing waste of virgin material. Albany, by its turn, got significant improvement in the quality of the paper manufactured with their equipment, and Kadant has reduced by 25% the consumption of energy in their pulp equipment.

Segments like aerospace, metallurgy, automotive, oil and gas, chemical, biomedical and power generation already utilize CFD in their day-to-day operations. Some of ESSS customers, such as Petrobras, Embraer, Vale do Rio Doce, Weg, Voith and Alstom, already utilize the technology, together with important automakers (GM, FORD and Volkswagen) and their main suppliers.

In order to ensure the successful implementation of this technology, ESSS offers a technology transfer process, involving training courses from basic to advanced levels, besides providing technical support through its team of engineers, masters and doctors in several areas, such as: mechanical, naval, chemical and metallurgical engineering.

It is important to remark that the CFD, Fluent and CFX software from ANSYS can be installed in computers with a platform with Windows 32 or 64 bits or Linux operational systems.

Transformation of velocity vectors to the rotating frame of reference (using Fieldview) was critical to refining the rotor design

by ESSS