Emicol optimiza actuadores electromagnéticos y reduce costos de desarrollo usando simulación Ansys
En el mundo de la ingeniería, optimizar el desarrollo de productos es un desafío constante. Para empresas como Emicol, que fabrica actuadores electromagnéticos y otros componentes cruciales para la industria, la búsqueda de mayor precisión, eficiencia y velocidad es incesante. Por mucho tiempo, la empresa hizo análisis que dependían de teorías y prototipos físicos, resultando en ciclos de desarrollo largos y menos precisos.
En un proceso tradicional, esto significa una serie de iteraciones de prototipos. Cada «ronda» genera nuevas muestras físicas para pruebas, y el tiempo para entender a fondo la física de las fallas es considerable. Este enfoque, aunque funcional, no era el más eficiente en términos de tiempo y costo. La necesidad de optimizar el tiempo de desarrollo y comprender al máximo los efectos de cada factor que influye en el rendimiento del producto hizo que la empresa buscara el apoyo de nuevas herramientas. Fue en este contexto que la empresa buscó a ESSS, un Ansys, parte de Synopsys, Apex Channel Partner en Brasil, para integrar la ingeniería virtual para análisis de diferentes fenómenos físicos a partir de las herramientas de simulación computacional.
La remanencia magnética: un caso resuelto con el Método de Elementos Finitos y Ansys Maxwell®
Un ejemplo claro de la transformación en los procesos de Emicol es el enfoque para resolver el problema de la fuerza residual en actuadores electromagnéticos. Este fenómeno, causado por la remanencia magnética (Br) – el magnetismo que persiste en un material ferromagnético después de que el campo magnético externo se apaga –, puede impedir el retorno del actuador a su posición inicial, manteniendo el componente en una posición que no debería, comprometiendo fatalmente la precisión y la fiabilidad del sistema.
Figura 1 – Modelo del actuador electromagnético.
A partir del uso de Ansys Maxwell®, una herramienta basada en el Método de Elementos Finitos (MEF), enfocada en análisis electromagnéticos de baja frecuencia, los ingenieros de Emicol pudieron:
- Diagnosticar el problema con precisión quirúrgica: Anteriormente, la identificación exacta de la magnitud y el impacto de esta fuerza residual era un desafío. Usando Ansys Maxwell®, Emicol logró modelar el actuador virtualmente y cuantificar la fuerza residual generada por materiales como el acero SAE 1006. Las simulaciones demostraron claramente que esa fuerza era suficiente para mantener el núcleo del actuador en una posición no deseada, validando el problema de forma incuestionable y proporcionando datos concretos para la solución.
- Optimizar materiales y validar elecciones: Con el diagnóstico en mano, el siguiente paso fue buscar materiales alternativos. La herramienta Maxwell permitió al equipo de Emicol probar virtualmente la sustitución del acero SAE 1006 por materiales con menor remanencia, como el acero de silicio M600-65A. Las simulaciones no sólo indicaron una reducción drástica de la fuerza residual con el nuevo material, sino que también aseguraron el retorno adecuado del núcleo. Esta capacidad de probar materiales en un entorno virtual es una ganancia invaluable, eliminando la necesidad de múltiples iteraciones de prototipos físicos y generando ahorros significativos de tiempo y recursos.
- Refinar geometrías para un mejor rendimiento: Además de la selección de materiales, la simulación a través de Ansys Maxwell® permitió a Emicol optimizar el diseño geométrico del actuador, con un enfoque especial en el entrehierro – el pequeño espacio de aire entre las partes magnéticas. Variando estas dimensiones en el entorno virtual, el equipo pudo realizar un análisis paramétrico eficiente, encontrando la configuración ideal que minimizaba la remanencia sin sacrificar el rendimiento general de actuación del componente.
Figura 2 – Malla del modelo de elemento finito.
Los resultados de las simulaciones en Ansys Maxwell® confirman que elegir bien materiales ferromagnéticos con baja remanencia y optimizar la geometría del actuador son estrategias complementarias y muy eficaces para resolver el problema de la fuerza residual.
Ingeniería de simulación y actuadores robustos
Para los ingenieros de Emicol, la simulación no es solo una herramienta de análisis; es una base esencial de la ingeniería predictiva, permitiendo no solo identificar fallas antes de la fabricación, sino también probar y validar soluciones innovadoras. De esta forma, la empresa optimiza el rendimiento de los productos, reduce los costos de prototipos y consigue llegar al mercado más rápido y con fiabilidad.
Hoy, las herramientas Ansys son parte integral del día a día de Emicol, siendo aplicadas en el desarrollo de una vasta gama de productos, incluyendo actuadores electromagnéticos, válvulas, motores, electrobombas y transformadores de tensión. Esta integración no solo impulsa la innovación, sino que también posiciona a la empresa a la vanguardia de la ingeniería en sus segmentos.
Para saber más sobre el caso de la aplicación de la simulación en los actuadores de Emicol, accede al artículo “Analysis and Solution of Residual Force in Electromagnetic Actuators”.
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Texto basado en el artículo Analysis and Solution of Residual Force in Electromagnetic Actuators, publicado en la 2025 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC). Autores: Iago José Ferreira, USP, Brasil; Ian Gabriel Silveira, USP, Brasil ; Maurício B. de C. Salles, USP, Brasil; Paulo Alberto Moraes, USP, Brasil.
