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thermal simulation

Cariboni Group: experimentación basada en la simulación térmica del LED

El diseño de dispositivos de iluminación LED está evolucionando a nivel cualitativo gracias a herramientas de software para la simulación térmica y fluidodinámica. Este es el caso de Cariboni Group, empresa que realiza proyectos de iluminación de alto nivel en todo el mundo.

Fuentes con un mejor rendimiento, reducción del consumo energético y versatilidad en la temperatura del color permiten a los diseñadores dar vida a ambientes sugestivos y garantizar la seguridad gracias a una adecuada iluminación de los espacios.

Para conseguir el resultado deseado, es importante saber gestionar el calor que emite el LED dentro del dispositivo que lo contiene, preservando la calidad de la luz a lo largo del tiempo y aumentando la vida útil del dispositivo. En el contexto actual, es importante proponer al mercado productos innovadores, seguros y con un diseño óptimo.

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``Cariboni Group. Cuando el valor de experimentar es recompensado por el mercado``

Excelencia en la iluminación LED

Cariboni Group aspira a la excelencia en la iluminación arquitectónica y de espacios urbanos para ofrecer a los ciudadanos bienestar, seguridad y ambientes sugestivos. Los desafíos que debe afrontar son la reducción de la contaminación lumínica y del consumo energético, la realización de productos con un diseño moderno e innovador y la garantía de fiabilidad del producto en el tiempo.

Desde hace años, la digitalización de los procesos y la automatización de las operaciones son una prioridad para ellos.

El desafío

En el diseño de dispositivos de iluminación LED es fundamental disipar el calor para garantizar la eficiencia del LED y obtener unas mejores prestaciones y una mayor duración de la vida útil del producto. Pocos grados de menos o de más pueden suponer una importante diferencia, por ejemplo, a la hora de participar en un concurso para la adjudicación de un encargo para producir dispositivos para la iluminación de la vía urbana.

En el caso de los dispositivos destinados a un uso externo, los componentes electrónicos se encuentran dentro de una carcasa impermeable que no permite el intercambio de aire con el exterior. Esto dificulta la disipación, sobre todo si tenemos en cuenta que el diseño exige formas atractivas y no solo eficientes.

La solución

Cariboni Group decidió adoptar el modelo de Siemens, que aplica la simulación desde las fases iniciales del diseño con el objetivo de evaluar diferentes opciones desde el punto de vista del comportamiento térmico y fuidodinámico. De esta manera, es posible evitar la realización –larga y cara– de prototipos. Cariboni confió en Cadlog para implementar con éxito dicho modelo.

«Gracias a la simulación con Simcenter FLOEFD, durante la fase de diseño evitamos la realización de prototipos y los tests empíricos con cámara térmica y, así, reducimos los costes y el tiempo necesarios para finalizar el producto», afirma Stefano Sansottera, ingeniero del departamento técnico de Cariboni.

Los beneficios

En un mercado que evoluciona rápidamente, tanto desde un punto de vista tecnológico como socio-económico, el alumbrado público debe respetar una serie de requisitos estéticos y de ahorro energético.

Cariboni Group ofrece productos competitivos gracias a su apuesta por la experimentación en el diseño, que les permite probar diferentes variantes y realizar cambios hasta dar con un diseño óptimo.

Además, existen ventajas relacionadas con la eficiencia. Algunos componentes electrónicos –como los MCPCB y los LEDs– se utilizan en productos diferentes. La caracterización térmica de los mismos permite transferir de forma rápida la información de un diseño a otro, incluso cuando se trata de productos diferentes en lo que se refiere a dimensiones o ámbitos de aplicación.

La experiencia en el desarrollo de la mecánica de un producto, en lo que se refiere a la eficiencia de la disipación del calor, se comparte internamente y se usa como base para el desarrollo de proyectos futuros.

El diseño basado en la simulación

Antes, los diseñadores pasaban el diseño terminado a personas especializadas en la simulación para verificar el comportamiento del dispositivo en las diferentes situaciones de uso del mismo.

En la actualidad, la tendencia consiste en aplicar la simulación durante la totalidad del ciclo de desarrollo del producto. Esto permite testar diversas variantes desde un primer momento y desechar las peores opciones, teniendo en cuenta todos los aspectos del proyecto.

Simcenter FLOEFD es la mejor herramienta para adoptar esta estrategia, sobre todo, en el caso del diseño de LEDs. Todos los testimonios de los usuarios de Simcenter FLOEFD confirman la optimización de las prestaciones térmicas y la reducción de los costes de desarrollo del producto.

FLOEFD revoluciona el diseño de los LEDs con:

  • Integración con el CAD.
  • Estudios paramétricos.
  • Tecnología dedicada.

Integración con el CAD mecánico

Una de las ventajas de Simcenter FLOEFD para los diseñadores es la integración de la herramienta con los principales CADs mecánicos: NX, Solid Edge, Creo, Catia y Solidworks. Esta integración permite usar directamente la geometría MCAD, la detección automática de la región fuida y el procedimiento de mallado.

Los beneficios de la integración son:

  • No es necesario ningún paso entre CAD y CFD por medio de archivos step.
  • Sincronización de los modelos de diseño y CFD.
  • Reducción del tiempo necesario para la simulación del producto.

Estudios paramétricos automáticos

Simcenter FLOEFD utiliza tanto parámetros geométricos (por ejemplo, dimensiones) como parámetros de simulación (disipación del calor, conducción de los materiales). Además, permite realizar análisis del tipo ‘’what-if’’ y optimizaciones. Otras características consisten en el automatismo de la modificación del diseño, la creación de mallas e incluso el cálculo.

Simcenter FLOEFD es totalmente compatible con las ‘’configuraciones’’ y las ‘’instancias’’ del producto MCAD.

Los beneficios de estas funcionalidades son:

  • Simulación múltiple ‘’what-if’’ para identificar el mejor diseño.
  • El usuario ahorra tiempo al concentrarse en la definición del modelo y no en tareas manuales.
  • Identificación del diseño optimizado en breve tiempo.

Tecnología dedicada

Simcenter FLOEFD puede ser utilizado por los especialistas para realizar modelos avanzados en las fases finales del diseño o para estudiar fenómenos complejos, como la radiación solar o la condensación.

El modelo de LED térmico óptico permite realizar modelos precisos de los LEDs a través del modelo 2R simple – ‘’junction to case’’o del modelo termóptico avanzado. Importa desde el dispositivo T3Ster los datos de la caracterización TeraLED y dispone de ‘’starter packs’’ de LEDs predefinidos. También incluye un modelo avanzado de radiación térmica para modelar altas temperaturas.

El modelado avanzado de los LEDs permite analizar fenómenos específicos pero importantes como la luz focalizada en la lente de un faro, la concentración del calor, la condensación o la formación de hielo.

 

En conclusión, podemos afirmar que, gracias a herramientas como Simcenter FLOEFD de Siemens, se puede aplicar la simulación desde las primeras fases del proceso de diseño y, de esta manera, experimentar con las diferentes alternativas hasta dar con la mejor opción desde el punto de vista térmico.

E-book

Cariboni Group. Cuando el valor de experimentar es recompensado por el mercado

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  • La simulación basada en el diseño
  • Cómo aprovechar las características de Simcenter FLOEFD para evaluar diferentes alternativas en el diseño
  • Cómo integrar la simulación térmica del LED con el diseño mecánico
  • Cómo conciliar el diseño con la gestión del calor
Carlota HerreroCariboni Group: experimentación basada en la simulación térmica del LED