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Por Caitlin Pagano.
En el mundo de la automatización industrial, alcanzar una tasa de desperdicio del 0% es uno de los mayores desafíos. Esto significa que no se producen productos defectuosos, lo que se traduce en menos desperdicio, menores costos y una mayor satisfacción del cliente. Si bien alcanzar esta meta es ambicioso, existen varias medidas que las empresas pueden tomar para mejorar sus procesos y alcanzarla.
3 PASOS HACIA UNA TASA DE DESPERDICIO DEL 0%
Paso 1: Comprender dónde ocurren los errores
El primer paso para lograr una tasa de desperdicio del 0% es comprender dónde se producen los errores. A menudo, la causa reside en variaciones en el proceso de producción, que pueden deberse a ajustes incorrectos, máquinas defectuosas o incluso errores humanos. Identificar estas causas es crucial para saber dónde se necesitan mejoras.
Una solución clave es implementar procesos de mejora continua, como Lean y Six Sigma. Al optimizar los procesos y eliminar variaciones, las empresas pueden reducir la probabilidad de errores. Esto requiere un seguimiento regular y la implementación de acciones correctivas basadas en los datos recopilados.
Paso 2: Establecer un plan sólido de mantenimiento preventivo
Además, el mantenimiento preventivo desempeña un papel fundamental. Muchos defectos se deben a máquinas que no reciben el mantenimiento adecuado o que están envejecidas. Al establecer un plan de mantenimiento preventivo sólido, las empresas pueden reducir la probabilidad de fallos en las máquinas y mejorar la calidad del producto.
Paso 3: Invertir en la capacitación de los empleados
La capacitación de los empleados también es un aspecto importante. Los empleados deben comprender cómo configurar correctamente las máquinas, mantener los estándares de calidad y responder con rapidez a las desviaciones del proceso. Esto garantiza que los errores se detecten y corrijan con mayor rapidez, reduciendo así la tasa de desperdicios.
Lograr una tasa de desperdicio del 0% es un desafío, pero con el enfoque adecuado, es posible. Al comprender las variaciones, actuar de forma preventiva y capacitar adecuadamente a los empleados, las empresas pueden mejorar la calidad de sus productos y minimizar el desperdicio.
Cómo puede ayudar Minitab
Herramientas como Minitab pueden ayudar en este proceso. Con la ayuda de análisis estadísticos, las empresas pueden supervisar eficientemente los datos del proceso, identificar las causas de variación e implementar mejoras específicas, acercándose cada vez más a una tasa de desperdicio del 0%.
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- Categoría: Signals Notebook
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Devuelve más tiempo de calidad científica a los químicos y aumenta las probabilidades de éxito en el descubrimiento de fármacos.
Revvity Signals Notebook, integrado con el estándar de la industria ChemDraw, proporciona a los químicos involucrados en el descubrimiento de fármacos un cuaderno de laboratorio electrónico en la nube (ELN) intuitivo, que optimiza la gestión de datos, fomenta la colaboración y permite obtener información rápidamente para acelerar la innovación y el descubrimiento.
Los químicos dedicados al descubrimiento de fármacos se enfrentan a una gran cantidad de datos, la falta de herramientas integradas y un tiempo cada vez más reducido para la exploración científica creativa. Más que una herramienta de productividad, Signals Notebook acelera la obtención de conocimientos, facilita colaboraciones enriquecedoras, mejora la toma de decisiones y acelera el proceso de descubrimiento.
Signals Notebook: El punto de partida para el diseño de fármacos en Signals One
Signals Notebook forma parte de Signals One, una plataforma impulsada por ChemDraw, el estándar en representación química, y Spotfire®, el software líder en análisis visual de datos.
Al combinar en una única plataforma integrada todas las aplicaciones necesarias para el ciclo de descubrimiento de fármacos Diseñar-Fabricar-Probar-Decidir, Signals One ayuda a los químicos a mejorar la eficiencia en la investigación y a descubrir conocimientos inesperados.
Esto, en última instancia, aumenta la tasa de éxito de los proyectos de descubrimiento de fármacos y, por lo tanto, la probabilidad de llevar nuevos medicamentos al mercado.
El único ELN con integración nativa de ChemDraw
Experimenta los beneficios incomparables de integrar ChemDraw, el estándar de la industria para el dibujo y la comunicación química, directamente dentro de Signals Notebook. Esta integración nativa convierte a Signals Notebook en una plataforma inteligente para la química, ofreciendo una amplia gama de funciones avanzadas, como:
- Cálculos automáticos de estequiometría y auto texto
Signals Notebook completa automáticamente las tablas de estequiometría, ajusta los cálculos según la estequiometría de reacción y el número de equivalentes, proporciona las unidades de medida adecuadas y garantiza la precisión de los datos experimentales. Cualquier actualización en la tabla de estequiometría se refleja automáticamente en el procedimiento experimental escrito.
- Funcionalidad de búsqueda avanzada
Los usuarios pueden buscar compuestos químicos por número CAS, estructura o nombre. Acceso completo a las fichas de seguridad de materiales de PubChem y otros recursos esenciales, facilitando la consulta y referencia de información clave.
- Soporte para múltiples formatos estructurales
Permite crear estructuras y reacciones pegando cadenas SMILES o arrastrando y soltando archivos de ChemDraw o .mol directamente en el lienzo. Mayor flexibilidad para visualizar y manipular estructuras químicas.
- Explorador ChemACX
Permite buscar información de proveedores de productos químicos y explorar propiedades químicas de compuestos comercialmente disponibles. Incluye la búsqueda por número CAS para encontrar estructuras químicas, que pueden añadirse directamente a un esquema de reacción en el experimento.
Apoyo a la colaboración en química y biología
Signals Notebook fomenta la colaboración multidisciplinaria en tiempo real con el intercambio de experimentos bajo demanda, tanto dentro como fuera de las organizaciones. A medida que los métodos analíticos avanzan en el proceso de desarrollo de fármacos, Signals Notebook facilita flujos de trabajo que incluyen y van más allá de la I+D farmacéutica. Científicos y biólogos sintéticos, analíticos, de (bio)formulación y de (bio)procesos, que trabajan en áreas que van desde el cribado hasta el desarrollo preclínico y clínico, ahora pueden compartir el mismo ELN.
Sus necesidades de investigación y experimentación cuentan con el respaldo de Signals Notebook, lo que les permite compartir e intercambiar datos en el mismo entorno. Esta integración se vuelve más crucial a medida que más métodos de descubrimiento de fármacos y nuevas modalidades requieren la introducción, el análisis y el intercambio de datos y estructuras químicas, así como de péptidos biológicos, proteínas, vectores virales, secuencias y datos de expresión. Como solución de productividad, Signals Notebook automatiza la captura de datos y la toma de notas de experimentos, es fácil de usar para la gestión de datos y se integra de forma nativa con Microsoft Word, Excel, PowerPoint y archivos PDF. Artículos científicos, escaneos espectrales y más se pueden incluir directamente en los procedimientos experimentales del cuaderno.
Experimentos de Química Paralela: Creación de Bibliotecas (Química Combinatoria)
Añadida de petición de los clientes, esta capacidad para crear subexperimentos dentro de un experimento ayuda a enumerar bibliotecas de compuestos y a realizar un seguimiento de las síntesis. Los experimentos paralelos agilizan el proceso y permiten una organización y gestión eficientes de proyectos de síntesis complejos. Esta función es especialmente útil en química combinatoria, donde se sintetizan numerosos compuestos simultáneamente para agilizar el proceso de descubrimiento de fármacos.
Al facilitar la gestión de múltiples reacciones y condiciones, Signals Notebook permite a los investigadores optimizar su diseño experimental, comparar resultados e identificar los candidatos más prometedores para futuras investigaciones. La funcionalidad de experimentos paralelos permite a los químicos maximizar la productividad y acelerar el descubrimiento de nuevos compuestos, contribuyendo así al desarrollo de nuevas terapias.
Inventario de Materiales
Busque fácilmente productos químicos y compuestos en su inventario de materiales y obtenga su ubicación de almacenamiento precisa, agilizando así la localización y recuperación de los recursos necesarios.
Rastree fácilmente los productos químicos mediante código de barras, lo que permite una gestión de inventario precisa y eficiente. El sistema proporciona información en tiempo real sobre los productos disponibles internamente y genera alertas para indicar cuándo solicitar o reordenar productos químicos, garantizando así la disponibilidad de suministros esenciales.
Signals Notebook registra las cantidades utilizadas en cada experimento mediante decrementos automáticos, lo que proporciona un registro preciso del consumo de materiales. Esta función no solo ayuda a los investigadores a supervisar su uso, sino que también ayuda a mantener niveles de inventario actualizados, reduciendo el riesgo de quedarse sin productos químicos cruciales durante un experimento.
Seguridad
Las funciones de seguridad de Signals Notebook garantizan que las organizaciones mantengan el máximo nivel de protección e integridad de datos. Los permisos y el acceso a los datos controlados protegen la información confidencial, permitiendo que solo los datos necesarios y aprobados se compartan con personas o grupos específicos. Esta robusta seguridad se extiende no solo a los equipos internos, sino también a las organizaciones externas de investigación por contrato, garantizando que la colaboración se mantenga segura y confidencial.
Signals Notebook permite la creación de campos y entradas bloqueados en hojas de cálculo, lo que evita modificaciones no autorizadas y mantiene la integridad de los datos. Al restringir la posibilidad de modificar estos campos, las organizaciones pueden garantizar que la información crítica se mantenga precisa e inalterada, a la vez que cumplen con los procedimientos establecidos.
Además, las medidas de seguridad de Signals Notebook incluyen copias de seguridad periódicas de datos, cifrado avanzado y los protocolos de autenticación de usuarios que cabe esperar de una solución de software moderna. Estas funciones trabajan en conjunto para proteger la valiosa propiedad intelectual de su organización y minimizar el riesgo de filtraciones de datos o acceso no autorizado.
Integración fluida mediante API (Interfaces de Programación de Aplicaciones)
En el panorama digital actual, en rápida evolución, las Interfaces de Programación de Aplicaciones (API) desempeñan un papel crucial en la conexión de diversas aplicaciones y servicios de software. Para los quimioinformáticos, las API permiten una integración fluida y el intercambio de datos entre Signals Notebook y fuentes, servicios y aplicaciones de terceros habituales en el ámbito químico.
Las API ofrecen la flexibilidad necesaria para integrar Signals Notebook con otras herramientas esenciales, como plataformas de análisis de datos, sistemas de gestión de información de laboratorio (LIMS) y sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP). Estas integraciones facilitan una gestión de datos, una colaboración y una generación de informes más eficientes, impulsando la productividad y la innovación en los equipos de investigación.
Recupere el tiempo perdido de calidad científica.
Signals Notebook, integrado con ChemDraw, les devuelve tiempo a los químicos que realizan experimentos. Les permite introducir rápidamente procedimientos, hallazgos experimentales, datos y análisis que pueden compartirse con otros. El acceso a resultados experimentales previos y al historial facilita la construcción de trabajos previos, mientras que la captura de métodos y procedimientos en Signals Notebook facilita la conservación de la información de propiedad intelectual.
Con los procedimientos claramente definidos en las hojas de cálculo de Signals Notebook, se reduce el margen de error, lo que se traduce en una mayor coherencia y control sobre los protocolos y los procedimientos operativos estándar (POE). Esta claridad ayuda a agilizar el proceso de investigación y a minimizar los errores, ahorrando tiempo y recursos valiosos. Además, al gestionar la terminología utilizada en Signals Notebook, las empresas generan datos FAIR, esenciales para garantizar su reutilización tanto por parte de los científicos como de los sistemas de IA.
Signals Notebook, con su gestión de datos en la nube, ofrece a los químicos de descubrimiento de fármacos una plataforma colaborativa e integrada que les permite trabajar de manera más eficiente y efectiva. Al facilitar la gestión y el intercambio de datos de forma intuitiva, Signals Notebook aumenta las probabilidades de éxito en la comercialización de nuevas terapias, fomenta la innovación y mejora los resultados para los pacientes.
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- Categoría: Comsol
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Introducción y objetivos
En las centrales nucleares, los cables eléctricos de media y baja tensión son críticos para la seguridad operativa. Sin embargo, factores como la radiación, el calor y el estrés eléctrico pueden acelerar su degradación, afectando su rendimiento y aumentando el riesgo de fallos. El artículo “Post-irradiation degradation of low voltage cables in nuclear power plants: Insights from X-ray microtomography and COMSOL Multiphysics” [1] investiga los efectos de la radiación gamma en estos cables, combinando análisis experimentales con modelización y simulación numérica en COMSOL Multiphysics®.
Modelo y simulación
Se utilizaron cables con núcleo de aluminio y aislamiento de HEPR (High Modulus Ethylene-Propylene) y PVC, tal y como se muestra en la Figura 1, expuestos a una dosis de 300 kGy de radiación gamma. A lo largo del experimento, se analizaron cambios estructurales mediante microtomografía computarizada (microCT) y se modelizaron sus efectos en COMSOL Multiphysics®. La simulación permitió calcular la densidad de potencia volumétrica (Figura 2) y el campo eléctrico, comparando cables con y sin defectos inducidos por radiación.
Figura 1. Cables modelizados en COMSOL Multiphysics®. (A) antes de la exposición a la radiación, y (B) después de una exposición de radiación de 300 kGy.
Figura 2. Densidad de potencia volumétrica del cable eléctrico con núcleo de aluminio (A) sin defectos y (B) con defectos después del envejecimiento por radiación.
Referencias
[1] Da Silva et al. Post-irradiation degradation of low voltage cables in nuclear power plants: Insights from X-ray microtomography and COMSOL Multiphysics, Radiation Physics and Chemistry, 2025, 232, 112621.
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- Categoría: Maple
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Con más matemáticas, una nueva interfaz, herramientas mejoradas para la educación y la conectividad, y mucho más, ¡el entorno más potente y completo para explorar, visualizar y resolver incluso los problemas matemáticos más difíciles es ahora mejor que nunca!
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Moderna, dinámica y reorganizada por tareas, la nueva interfaz facilita el aprovechamiento de las numerosas funciones de Maple accesibles a través de barras de herramientas y menús. ¡Además, se ha mejorado el editor de ecuaciones! |
El motor matemático de Maple se ha actualizado de innumerables maneras para que pueda resolver más problemas, más rápido. Por demanda popular, estas mejoras incluyen transformadas numéricas inversas de Laplace, identificación de la fórmula para el término n de una secuencia de números enteros y el radio de convergencia de una serie infinita. |
¡Por fin una forma de comparar visualmente expresiones largas y complejas! |
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El comando simplify ahora hace que sea aún más fácil expresar muchas expresiones que contienen funciones exponenciales y logaritmos. |
La finalización de argumentos ahora incluye variables definidas por el usuario en la lista de sugerencias, lo que simplifica aún más el uso del comando. |
Las herramientas Check My Work de Maple, que ayudan a los estudiantes a encontrar errores en sus soluciones completamente elaboradas, ahora les ofrecen la oportunidad de probar nuevas preguntas con características similares. |
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Las soluciones paso a paso en Maple se han mejorado para proporcionar soluciones aún mejor trabajadas para problemas de integración y ahora cubren incluso más problemas de álgebra lineal. |
El software ODE para estudiantes, que proporciona un entorno de aprendizaje para ecuaciones diferenciales de la misma forma que se enseñan en el aula, ahora proporciona soluciones y explicaciones mejores y más compactas. |
Las capacidades de Maple para trabajar con unidades continúan expandiéndose y muchos comandos de uso común manejan las unidades automáticamente. |
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El compromiso de Maple de trabajar sin problemas con otras herramientas se ve reforzado por las mejoras en la generación de código y la capacidad de ejecutar hojas de trabajo de Maple Flow desde dentro de Maple. |
Maple 2025 incluye una vista previa de la tecnología de una nueva herramienta impulsada por IA en la que estamos trabajando y que le brinda una ventaja en la creación de sus documentos de Maple. Dígale a la IA lo que está buscando usando el nuevo generador de hojas de trabajo y obtendrá un documento de Maple lleno de texto y expresiones matemáticas en vivo. ¡Esta es una vista previa técnica, pero creemos que la encontrará útil! |
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¡Maple tiene una nueva interfaz!
ADEMÁS: ¡Un adelanto de la tecnología IA!- Detalles
- Categoría: Comsol
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Lleve la simulación al campo, a la fábrica y al laboratorio con sus propias aplicaciones de simulación.
La nueva página dedicada de COMSOL nos presenta un mundo donde cualquiera, sin necesidad de ser un experto en simulación, puede acceder a ella.
En ese mundo tanto los colegas de campo, como los trabajadores de fábrica, los investigadores o los equipos de diseño son capaces de basar sus decisiones en predicciones basadas en simulaciones.
Las empresas que desarrollan y distribuyen sus propias aplicaciones de COMSOL pueden extender los beneficios de la toma de decisiones basada en simulación a más colaboradores dentro del flujo de trabajo de I+D, e incluso a colegas y clientes más alejados. El resultado es una colaboración eficaz y una innovación acelerada.
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- Categoría: Minitab
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Por Alyssa Sarro.
El proceso de transferencia y validación del diseño es crucial entre la planificación de la investigación y el desarrollo (I+D) y la ejecución del proyecto. Esta etapa garantiza que los diseños se traduzcan con precisión a la producción, minimizando los costosos retrasos y garantizando la calidad del producto. Recientemente, tuve la oportunidad de conversar con Josh Goodman , exingeniero de procesos de uno de los proveedores de primer nivel más importantes del mundo. Su experiencia en este puesto me ha proporcionado valiosos aprendizajes y perspectivas únicas sobre lo que se necesita para tener éxito en un trabajo tan exigente.
Comprensión de la fabricación de piezas de automoción
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Antes de profundizar en la conversación, analicemos las complejidades de operar como proveedor de primer nivel en la fabricación de automóviles. Un proveedor de primer nivel en la fabricación de automóviles es una empresa que proporciona piezas o servicios directamente a un fabricante de equipos originales (OEM), como Ford, Toyota o BMW. Nuestro entrevistado supervisó todo el proceso de fabricación, desde las piezas metálicas iniciales hasta el ensamblaje final de los radiadores en una línea semiautomática. Esto combina procesos manuales y automatizados, lo que significa que ciertas tareas son realizadas por máquinas, mientras que otras requieren intervención humana. Su operación funcionaba 24/7 y producía casi 3000 radiadores al día. Estos radiadores se fabrican inicialmente como piezas metálicas, pero luego se sueldan para formar bobinas que permiten que el refrigerante circule por las tuberías y enfríe la transmisión. Este proceso incluye ensamblar un enfriador de aceite en un tanque de plástico, conectar las mangueras y sellar el tanque al radiador metálico. Los tapones de drenaje se instalan manualmente con un taladro; el proceso completo toma un promedio de 30 segundos. Incluso un pequeño cambio en el tiempo de producción puede ahorrar o costar millones, lo que resalta la importancia de la eficiencia. |
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El problema del diseño
Durante el lanzamiento de un nuevo modelo de coche, un cambio de diseño en el tapón de drenaje planteó un reto importante. El objetivo del cambio era evitar que se utilizaran tapones de drenaje nuevos en modelos antiguos, y viceversa. Este enfoque proactivo buscaba minimizar errores futuros, como el uso de tapones incorrectos. Sin embargo, el equipo de diseño pasó por alto un factor importante: el taladro ya no encajaba automáticamente en los tapones para atornillarlos.
El diseño anterior permitía a los operarios completar el montaje completo del enfriador, las conexiones de las mangueras y la colocación de los tapones de drenaje en aproximadamente 30 segundos antes de pasar la pieza. Este tapón de drenaje de nuevo diseño requería un poco más de intervención humana. Radiador de aluminio de alto rendimiento para coche, económico, OEM B557-15-200DEl taladro debía estar perfectamente alineado con la broca para atornillarlo. Lo que podría no parecer un gran cambio convirtió una operación de 30 segundos en una de 45, lo que representa un aumento del 50 % en el tiempo de producción.
Quizás te preguntes: "¿Y qué? ¿Qué son otros 15 segundos de tiempo de producción?"
Bueno, este aumento en el tiempo de producción tiene muchas implicaciones.
- El proveedor debe aceptar una disminución significativa en las unidades producidas cada día.
- El proveedor tiene que realizar un cambio masivo en el modo en que opera la línea de fabricación para combatir el mayor tiempo de producción.
- El proveedor tiene que contratar más personal para mantener su producción eficiente.
Al final, todos estos ajustes costarían miles o millones de dólares. Josh informó de esto al equipo de diseño, y terminaron retrasando el nuevo diseño del radiador un año entero, lo que obligó al nuevo coche a necesitar el diseño anterior. Así pues, lo que parecía un cambio de diseño menor y proactivo terminó en un grave problema para I+D y la reputación de la empresa.
Cómo evitar los problemas de transferencia de diseño con Minitab Engage
Esta experiencia subrayó la importancia de una validación y revisión exhaustivas durante la etapa de transferencia del diseño. Si los equipos de diseño y fabricación se hubieran comunicado eficazmente, podrían haber anticipado el problema y evitado seguir adelante con el nuevo diseño del tapón de drenaje. Cuando le pregunté a Josh cómo logró evitar este problema en el futuro, comentó que tuvo la suerte de que su siguiente empresa contara con un equipo de diseño en la misma fábrica, actuando como intermediarios entre ambos equipos.
La principal lección de esta experiencia es el papel crucial de la comunicación y la colaboración para prevenir problemas de diseño. No todos los fabricantes pueden permitirse tener un equipo completo de ingeniería de diseño interno para combatir estos problemas, como se observó en esta planta. Entonces, ¿cómo se podría haber evitado esto? Minitab Engage.
Minitab Engage es una plataforma integral diseñada para gestionar, compartir y dar seguimiento a iniciativas de mejora e innovación, desde la generación de ideas hasta su ejecución. Ofrece funciones para la comunicación interfuncional, la colaboración y la coordinación de proyectos, esenciales durante el proceso de transferencia y validación del diseño.
Con Minitab Engage, los equipos de diseño y fabricación podrían haber utilizado su robusto conjunto de funciones para identificar posibles problemas con antelación. Esta lista de funciones incluye:
- CDOV (Concepto, Diseño, Optimización, Verificación): Esta hoja de ruta proporciona un marco claro y detallado para garantizar que todos los aspectos del desarrollo del producto se consideren y aborden exhaustivamente. Permite identificar y mitigar riesgos potenciales en las primeras etapas del proceso, lo que reduce la probabilidad de errores o retrasos costosos y ayuda a garantizar el cumplimiento de todos los requisitos regulatorios.
- Análisis de modos de falla y efectos (FMEA): esta función ayuda a los equipos a anticipar posibles fallas y sus impactos, lo que permite tomar medidas proactivas.
- Matriz de Priorización de Proyectos: Esta matriz proporciona una forma clara y objetiva de evaluar proyectos, garantizando que todos los miembros del equipo comprendan el proceso de toma de decisiones. Al involucrar a todas las partes interesadas en la definición de criterios y la calificación de los proyectos, la herramienta garantiza que todos estén alineados con lo más importante para la organización.
- Mapas de Procesos: Utilice un mapa de procesos para ilustrar el flujo secuencial y la relación entre los pasos de un proceso o procedimiento. Si hubieran mapeado el proceso, podrían haber detectado el paso que falló. Además, sería útil contar con ese mapa de procesos al trabajar con AMEF.
La capacidad de Minitab Engage de facilitar la comunicación y la retroalimentación en tiempo real habría garantizado que ambos equipos estuvieran alineados y preparados para el cambio de diseño del tornillo, lo que habría permitido reducir el trabajo de reelaboración o realizar cambios en la planta de fabricación, evitando en última instancia la demora.
Para concluir mi conversación con Josh, le pregunté cuál, según él, fue la principal lección de su experiencia. Compartió que, para evitar problemas similares en el futuro, es crucial fomentar una comunicación abierta entre los equipos de diseño y fabricación. Fomente la colaboración y las revisiones periódicas para asegurar la alineación antes de llegar al final del proceso. Es mucho más difícil reaccionar cuando un proceso está a punto de finalizar que al principio. Utilizar las funciones y tecnologías de Minitab Engage que facilitan esto lo simplifica.
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- Categoría: Comsol
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Introducción y objetivos
La resistencia de los materiales de construcción al daño por congelación y descongelación es un desafío clave en la ingeniería civil. En el artículo de los autores Wang et. al publicado en la prestigiosa revista Journal of Energy Storage de Elsevier investiga el uso de agregados de cambio de fase (phase-change aggregate - PCA) con fibras de carbono para mejorar la transferencia de calor y la resistencia a las heladas en el hormigón utilizando COMSOL Multiphysics®.
En particular, la herramienta se utiliza para modelizar la distribución de temperatura en los agregados y analizar el impacto de la conductividad térmica de las fibras de carbono en la eficiencia del cambio de fase.
Modelo y simulación
Se construyó un modelo en COMSOL Multiphysics con un PCA compuesto por un núcleo de material de cambio de fase encapsulado y una capa externa de cemento reforzado con fibra de carbono, tal y como se muestra en la Figura 1. La simulación consideró la transferencia de calor en estado sólido y fluido, estableciendo condiciones iniciales de 18 °C y un entorno de -10 °C. Se definieron diferentes concentraciones de fibra de carbono en la capa externa para evaluar su influencia en la conductividad térmica y la velocidad de disipación de calor.
Figura 1. Modelo físico y mallado del PCA modelizado en COMSOL Multiphysics®.
Resultados y conclusiones
Los resultados de COMSOL Multiphysics mostraron que la adición de fibra de carbono mejoró la conductividad térmica de la capa externa en hasta un 20.9 %, lo que aceleró el inicio del cambio de fase y redujo su duración. La plataforma de retardo térmico se debilitó progresivamente desde el interior hacia el exterior, indicando una mejora en la eficiencia del almacenamiento y liberación de calor. Se pudo comprobar también la mejora en la resistencia a daños por congelación.
La Figura 2 muestra los resultados de simulación de la evolución temporal de los campos de temperatura obtenidos para distintas cantidades de fibra de carbono agregadas. Además, la validación experimental confirmó la precisión del modelo desarrollado en COMSOL Multiphysics®, con errores inferiores al 5 % tal y como se muestra en la Figura 3.
Figura 2. Evolución temporal de los campos de temperatura obtenidos en las simulaciones de COMSOL Multiphysics® para distintas cantidades de fibra de carbono agregadas al hormigón.
Figura 3. Comparativa de la temperatura obtenida experimentalmente y la obtenida mediante la simulación en COMSOL Multiphysics®.
El uso de COMSOL Multiphysics permitió predecir con precisión el comportamiento térmico del PCA, proporcionando información clave para optimizar su diseño y mejorar la resistencia del hormigón en condiciones extremas. ¡Este artículo es un claro ejemplo del potencial de COMSOL Multiphysics® para el desarrollo y optimización de nuevos materiales!
Referencias
[1] Effect of carbon fiber on heat transfer mechanism and performance of phase-change aggregate for frost resistance: Performance characterization of eutectic phase-change material, heat transfer simulation and mechanism analysis, Journal of Energy Storage, 2025, 117, 116144.