El artículo "A 2D stability analysis of the rock surrounding underground liquified natural gas storage cavern based on COMSOL Multiphysics" publicado por C. Zhang y colaboradores de prestigiosas corporaciones y Universidades Chinas en la revista “Energy Geoscience” de la editorial Elsevier, analiza la estabilidad de las rocas que rodean cavidades subterráneas de almacenamiento de gas natural licuado (liquefied natural gas, LNG). La Figura 1 muestra un almacenamiento subterráneo típico de LNG en roca de granito.

Figura 1. Almacenamiento subterráneo típico de LNG en roca de granito.
Los proyectos de almacenamiento subterráneo de LNG han crecido significativamente en los últimos años [2]. Estas cavidades pueden representar un papel crucial en la seguridad energética, pero su construcción enfrenta retos técnicos debido a las bajas temperaturas y las tensiones internas que pueden afectar la estabilidad de las rocas. Los autores de la investigación anteriormente citada utilizan COMSOL Multiphysics® para evaluar el comportamiento del almacenamiento geotérmico.
Los investigadores desarrollaron un modelo numérico bidimensional en COMSOL Multiphysics® para investigar la influencia de varios factores, como la profundidad del almacenamiento geológico, la temperatura del LNG y la presión interna, en la estabilidad de las rocas. El modelo matemático incluyó ecuaciones para modelar el acoplamiento del estrés y la temperatura criogénica.
Los resultados mostraron que la deformación de las rocas circundantes aumenta exponencialmente con el incremento de la profundidad de enterramiento de la cavidad. Por otro lado, la deformación de las rocas circundantes disminuye con la reducción de la temperatura del LNG, lo que sugiere que temperaturas más bajas favorecen la estabilidad. La Figura 2 muestra el desplazamiento producido después de inyectar LNG a distintas temperaturas. También se encontró que, al aumentar la presión, la se redujeron las deformaciones. El estudio concluyó que la profundidad de enterramiento, la temperatura del gas y la presión interna son factores clave para garantizar la seguridad de las cavidades. El uso de COMSOL Multiphysics permite realizar simulaciones detalladas y precisas teniendo en cuenta la interacción entre factores térmicos y mecánicos, facilitando la evaluación detallada y optimización de parámetros clave de la estabilidad de las rocas en cavidades de almacenamiento subterráneo de LNG.

Figura 2. Desplazamiento producido después de la inyección de LNG a las temperaturas de (a) -162°C, (b) −192 °C, y (c) −222 °C.
[1] C. Zhang, P. Duan, Y. Cheng, N. Chen, H. Huang, F. Xiong, S. Dong. A 2D stability analysis of the rock surrounding underground liquified natural gas storage cavern based on COMSOL Multiphysics, Energy Geoscience (2024), 5, 100301.
[2] P. MacGillis-Falcon. As LNG industry booms, salt caverns converted into massive underground gas storage facilities, Oil & Gas Watch 2024.
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La aplicación Study Designer ahora tiene una nueva función, "Recordar datos de formularios", que permite a los usuarios conservar los datos del formulario habilitando un interruptor de alternancia. Una vez activada, esta función retiene automáticamente la información ingresada en cualquier forma, lo que reduce la necesidad de ingresar datos repetitivos. Esta funcionalidad se extiende a todos los formularios clave dentro del Diseñador de estudios, incluidos los formularios de definición de cohorte, definición de tratamiento y definición de grupo de tratamiento.

La aplicación de resumen integrado (ISA) ofrece una nueva experiencia de consulta y resumen de datos. Todas las capacidades ISA anteriores ahora están disponibles para todos los sistemas. ISA es una alternativa a las aplicaciones de análisis Global Search + SAR. El modo de consulta estándar usa la configuración definida por el administrador para crear una experiencia de búsqueda más simplificada y con plantillas, y permite la agregación de cualquier atributo (no solo los puntos de conexión). El modo de consulta rápida devuelve toda la información conocida sobre una entidad o tipo de medición en particular con un solo clic.
Los usuarios ahora pueden ejecutar una consulta estándar de ISA utilizando solo criterios de material.













































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Los administradores ahora pueden actualizar automáticamente las propiedades calculadas para un tipo seleccionado de materiales. Esto ejecutará las propiedades calculadas para las bibliotecas de sustancias químicas y proteínas, incluidos los nombres de las sustancias químicas calculadas. La configuración está disponible en Configuración avanzada en la página Configuración de materiales. Los administradores pueden designar la biblioteca y confirmar que desean volver a calcular los campos de ese conjunto de materiales. Una vez completado el proceso, se mostrará la última actualización y el número de materiales actualizados. En este punto, el Administrador puede actualizar Materiales adicionales.




Vamos a analizar dos situaciones propias de las empresas relacionadas con la manufactura que se convierten en oportunidades para incrementar la competitividad de estas empresas. En la primera situación nos centraremos en el proceso de producción y en la segunda, en el producto fabricado.
El tema de los costes del sobrepeso es un clásico en muchas empresas manufactureras; en particular, en las empresas de envasado de alimentación, farmacéuticas… donde el peso es una especificación del producto. En estos casos, la fabricación se realiza por lotes y la norma exige que:
Los avances tecnológicos han mejorado notablemente la calidad del envasado, pudiendo trabajar “en automático” en condiciones de variabilidad mínima y aportando datos de valor; en estas condiciones el sobrepeso puede ser muy bajo. Sin embargo, es frecuente encontrarnos con altos sobrecostes porque “la tecnología se vuelve loca”, o hay variaciones inexplicables ante las cuales las personas acaban tomando acciones correctivas costosas, como subir los parámetros de envasado.
En estas situaciones, los DATOS y sus patrones nos pueden ayudar a encontrar las causas raíz de la inestabilidad para tomar acciones en origen sobre la causa, y evitar convivir con los síntomas y los sobrecostes.
Minitab y las HABILIDADES estadísticas para mirar al detalle los datos de los procesos
es una inversión de retorno rápido.
La mirada de datos agregados es una mirada típica de un gestor económico: permite evaluar el coste de la desviación en peso y comparar productos. Sin embargo, no es obvio que una bajada de parámetro de envasado vaya a conllevar una reducción de costes, puesto que bajar las medias puede acarrear producto no conforme por bajo peso. Antes hay que entender la variabilidad.
Los datos diarios de desviación media es una representación que refleja mejor la realidad que se vive en operaciones: la variabilidad en peso diaria es de mucha mayor magnitud que los promedios mensuales, puede llegar a sorprender. Se pueden observar producciones diarias con medias por debajo de “0”, patrones diferentes por productos, …
Los datos unitarios extraídos de algunos días permiten identificar un efecto PARETO: es evidente que hay unas causas especiales que afectan a unas pocas unidades, provocando una desviación de hasta 50 g, que son causantes del alto sobre coste de todo el proceso.
Es recomendable acompañar la gráfica de variación en el tiempo (que permite poner el foco en las tendencias, en los patrones que se repiten a lo largo del tiempo y en la dispersión) con gráficas de distribución de los datos (Histogramas o gráfico de cajas): que permiten poner el foco en encontrar patrones que se alejen de una distribución simétrica tipo campana de Gauss. En este caso habría que poner el foco en las pocas dosificaciones de un alto peso que llegan a la línea de envasado.
El producto 4 en el día 20/02 tiene una desviación media de 5,2 g a pesar de estar centrada la dosificación en el nominal: la solución no está en mover el parámetro del proceso, sino en atacar la causa de variación anómala en altas dosificaciones. Parece ser que la causa de variación no estaba presente el día 21/02 en el que había otros trabajadores en la línea.


En este mismo tipo de empresas, se pone en el mercado productos a los que se asegura una vida útil determinada en ciertas propiedades y es sabido que estos productos se van deteriorando con el tiempo.
Con Minitab podemos abordar el tema de cómo auditar lote antes de ser expedidos para chequear si hay evidencias de que la liberación de un fármaco se mantendrá después de un tiempo determinado en el mercado.
En este ejemplo se auditan 5 lotes piloto de un fármaco y se desea saber en qué momento las píldoras alcanzan 90% de la concentración prevista. La estrategia adoptada es tomar datos representativos y medir la respuesta a lo largo de un tiempo más reducido que la vida del producto. Con estos datos, Minitab calcula la vida útil, un lapso mucho mayor que el recogido en las pruebas experimentales y que es el que se espera que la respuesta permanezca dentro de las especificaciones.

Se puede observar cómo cada lote tiene una vida útil diferente, la vida útil del conjunto es de 54,8 meses y se puede incorporar este conocimiento en la toma de decisiones.

¿QUIERES CONOCER DE PRIMERA MANO ESTOS CASOS?
Regístrate en nuestro sitio web y accede a la grabación del webinar "La estabilidad como elemento competitivo en la industria farmacéutica y alimentaria" que impartimos el pasado 17 de octubre, donde desarrollaremos estos dos casos. En el webinar abordamos el concepto de estabilidad en la industria farmacéutica y alimentaria como herramienta para mejorar la competitividad de las empresas.
Los investigadores C. González-Fernández, E. Bringas, M.J. Rivero, e I. Ortiz de la Universidad de Cantabria están utilizando COMSOL Multiphysics® para estudiar una técnica de recuperación magnética de microplásticos del agua. Estos microplásticos, con tamaños inferiores a 5 mm y que se encuentran en ríos, océanos y masas de agua dulce, constituyen un problema ambiental crítico que afecta a ecosistemas acuáticos y terrestres en todo el mundo presentando riesgos para la vida marina y, potencialmente, para la salud humana.
En un trabajo presentado por los anteriormente citados autores en la Iberian COMSOL Multiphysics Conference celebrada en Málaga (2024) [1], se muestran resultados preliminares del sistema magnetoforéticos de flujo continuo en el que trabajan para separar y recuperar microplásticos del agua.
COMSOL Multiphysics permite modelar el comportamiento de las fases involucradas en sistemas de flujo continuo. Utilizando el módulo de mecánica de fluidos [2], los investigadores pueden simular cómo los microplásticos se mueven a través del sistema, identificando áreas favorables a la eliminación y posibles zonas muertas donde los microplásticos podrían quedar atrapados.
La recuperación magnética de microplásticos requiere la generación de un campo magnético dentro del sistema de flujo. COMSOL facilita el diseño de configuraciones de imanes y la simulación de campos magnéticos resultantes, asegurando que la fuerza magnética sea suficiente para conseguir la recuperación completa de los microplásticos, y por tanto la obtención de una corriente de agua libre de microplásticos [3].
Los módulos de transporte de partículas en COMSOL permiten simular cómo los microplásticos magnetizados fluyen y se separan en presencia de un campo magnético. Este análisis es crucial para optimizar la eficiencia del sistema y garantizar la máxima recuperación de microplásticos.
La Figura 1 compara los resultados de concentración obtenidos al inicio de la simulación y después de 7 segundos. Estos resultados preliminares indican que los microplásticos se magnetizan en el dispositivo mostrado en la figura, de forma que podrían recuperarse posteriormente mediante un campo magnético externo.

Figura 1. Comparación de la concentración de microplásticos (a) al comienzo, (b) después de 7s.
El uso de COMSOL Multiphysics en el diseño de sistemas de flujo continuo para la recuperación de microplásticos permite optimizar el diseño, realizar un análisis multidisciplinar y reducir costes y tiempo en la optimización de la tecnología y, en definitiva, en el desarrollo de esta tecnología.
La capacidad de simular y optimizar diversos fenómenos físicos de manera integrada puede permitir crear soluciones más eficientes y económicas, contribuyendo a mitigar la contaminación por microplásticos y proteger los ecosistemas acuáticos.
[1] González-Fernández, Bringas, Rivero, Ortiz. Computational-Aided Design of Continuous-Flow Systems for the Magnetic Recovery of Microplastics from Water. Iberian COMSOL Multiphysics Conference, Málaga. June 28, 2024.
[2] Babaei, Reshadatian, Feizi. A state of the art-mini review on the sources, contamination, analysis, and consequences of microplastics in water, Results in Engineering 23 (2024) 102827.
Por Caitlin Pagano.
El moldeado por inyección es un proceso de fabricación complejo y esencial, fundamental para producir piezas en grandes volúmenes con precisión. Ya se trate de plásticos o metales, cada etapa (diseño, preproducción y fabricación) presenta desafíos únicos que pueden afectar significativamente el resultado final de una empresa.
Para explorar cómo abordar estos desafíos de manera eficaz, hablamos con dos estadísticos experimentados en la industria del moldeado por inyección, Björn y Andreas. Ellos comparten sus ideas sobre los problemas más urgentes y analizan cómo el uso de herramientas avanzadas como las soluciones de Minitab puede ayudar a las empresas no solo a superar estos desafíos, sino también a optimizar sus procesos para lograr una mejor calidad y rentabilidad.
Las soluciones de Minitab están diseñadas para ser versátiles, lo que las hace invaluables en cualquier industria donde la toma de decisiones basada en datos sea clave. Analicemos en profundidad cómo las utilizan los expertos.
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Björn Noreik es un formador certificado de Minitab y cinturón negro maestro de Lean Six Sigma con más de 25 años de experiencia en la optimización de procesos y productos de fabricación en diversas industrias, como la automotriz, la electrónica, la farmacéutica y los plásticos. Como experto en herramientas estadísticas y enfoques de aprendizaje automático, Björn ayuda a los equipos de proyectos a mejorar la calidad y la eficiencia a través de metodologías como el diseño de experimentos (DoE). También forma parte de la junta directiva del European Six Sigma Club Germany (ESSC-D) y es miembro del jurado del German Six Sigma Award. |
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Andreas Thümmel es profesor de matemáticas aplicadas en Darmstadt y consultor experimentado que ofrece formación, talleres y trabajo de proyectos a sus clientes. Para ello, en 2009 fundó una empresa para ofrecer estos servicios en el mercado. Su experiencia se basa en el análisis y la optimización de datos económicos e industriales complejos en diversas industrias, incluidas la ciencia de los materiales, la industria aeroespacial, la automoción, la electrónica, la farmacéutica, la biociencia y las industrias del plástico. Su principal enfoque está relacionado con la investigación, el desarrollo y el apoyo basado en enfoques estadísticos y de ciencia de datos para mejorar los desarrollos y procesos relacionados para sus socios y clientes. |
El moldeado por inyección es un proceso de fabricación que permite producir piezas en grandes volúmenes. Funciona inyectando materiales fundidos en un molde (o "molde" en el Reino Unido). Se suele utilizar como proceso de producción en masa para fabricar miles de artículos idénticos. Los materiales de moldeado por inyección incluyen metales, vidrios, elastómeros y productos de confitería, aunque se utiliza más comúnmente con polímeros termoplásticos y termoendurecibles.
Bjorn:
Sí, es una buena descripción. Si bien el moldeado por inyección de plástico y de metal comparten algunos principios básicos, también tienen diferencias significativas.
En el moldeado por inyección de plástico, se inyectan plásticos termoplásticos o termoendurecibles en el molde a alta temperatura, se enfrían y luego se moldean en la forma deseada. Este proceso produce directamente la pieza en su forma final.
Por otro lado, el moldeado por inyección de metales a menudo implica el uso de polvos metálicos mezclados con un agente aglutinante para crear una "materia prima", que luego se inyecta en el molde. Después del moldeado, se elimina el aglutinante y la parte restante se sinteriza para lograr la forma final.
En resumen, si bien los principios básicos del moldeado por inyección de metal y plástico son similares, difieren significativamente en cuanto a materiales, temperaturas, complejidad del proceso y costos. El moldeado por inyección de plástico se suele elegir para la producción en grandes volúmenes a bajo costo, mientras que el moldeado por inyección de metal se utiliza para producir piezas complejas con alta precisión.
Andreas:
Esta es una buena definición y se alinea con lo que vemos en la industria. El proceso de moldeado por inyección es realmente complejo y varía mucho según el material que se utilice. Esta complejidad requiere una herramienta flexible como Minitab para su análisis.
Minitab es versátil y no se limita a un solo tipo de material o proceso. Es útil para realizar estudios matemáticos industriales, incluidos análisis estadísticos y regresión, lo que lo hace aplicable a varios procesos de moldeado por inyección.
Andreas:
En la fase de preproducción, los fabricantes suelen enfrentarse a retos relacionados con las especificaciones de los clientes. Las herramientas rápidas y fiables como Minitab son fundamentales para llevar a cabo el diseño de experimentos (DoE) y el análisis de regresión en plazos ajustados. Durante la fabricación, el control estadístico de procesos (CEP) es clave para supervisar la calidad del proceso y garantizar el cumplimiento de las especificaciones. El seguimiento en tiempo real es esencial, especialmente cuando se producen cambios en el proceso. En la fase de diseño, se utilizan simulaciones numéricas con herramientas como Mouldflow o ANSYS, pero conectar el diseño y el análisis estadístico puede ser complicado, especialmente al definir funciones técnicas.
Bjorn:
Estoy de acuerdo con Andreas en lo que respecta a las presiones relacionadas con el tiempo y los costos. La fase de diseño es crítica porque los errores en el diseño del molde son costosos de corregir posteriormente. Dedicar tiempo a la simulación y optimizar los ajustes del molde (como las cavidades y los canales de refrigeración) durante la preproducción ayuda a evitar problemas en la producción en masa. Las herramientas numéricas como COMSOL y ANSYS tienen capacidades de DoE limitadas, pero Minitab ofrece métodos sólidos para manejar variables complejas.
Al utilizar DoE avanzado desde el principio, los fabricantes pueden reducir la carga de trabajo de preproducción y acelerar el tiempo de comercialización, lo que permite a los ingenieros centrarse más en el desarrollo de nuevos productos. Minitab Workspace ayuda a agilizar esta transición del diseño a la producción al optimizar las configuraciones de manera eficiente.
Andreas:
El riesgo principal sería cualquier riesgo comercial significativo, como perder un cliente, que puede ser devastador. Las empresas deben lograr un equilibrio entre ofrecer la mejor calidad posible y gestionar los costos de manera eficaz. Existe una disyuntiva entre invertir en pruebas y desarrollo para lograr una alta calidad y mantener los costos realistas, ya que los clientes también son sensibles al precio. Minimizar los riesgos es crucial, pero debe hacerse sin costos excesivos. Aquí es donde los métodos estadísticos estándar de la industria, como los disponibles en Minitab, pueden ayudar a gestionar y analizar los riesgos de manera eficaz. Los líderes empresariales deben ser conscientes de estos riesgos y saber cómo controlarlos.
Si surgen problemas durante la producción, el productor debe identificarlos y solucionarlos antes de que lleguen al cliente. Aquí es donde entran en juego el control estadístico de procesos (CEP) y las investigaciones paralelas, que suelen realizarse durante el proceso de fabricación. Además, se pueden aplicar metodologías como Six Sigma o Design for Six Sigma (DFSS) para reducir aún más los riesgos. Minitab es invaluable para ayudar a las empresas a comprender y mitigar los riesgos monetarios y de reputación.
Bjorn:
Un riesgo importante reside en las presiones de comercialización. Las empresas suelen empezar la producción con una tasa de desechos del 10-15%, buscando primero la estabilidad y después la optimización. Esto puede generar costos inmediatos, pero si el proceso inicial es estable, la producción continúa mientras se realizan mejoras. Sin embargo, cuanto mayor sea la calidad inicial, mejor será la situación financiera y la reputación de la empresa.
Una optimización rápida genera relaciones más sólidas con los clientes y negocios recurrentes. Las herramientas de Minitab, especialmente en DFSS, ayudan a los productores a lograr una alta calidad inicial, lo que reduce tanto los riesgos operativos como los costos a largo plazo. Es importante comunicar a los clientes que reducir la calidad para obtener un precio más económico podría generar costos aún más altos en el futuro.
En última instancia, todo se reduce a una cuestión de rentabilidad: una mejor calidad puede tener un precio más alto, pero reduce significativamente los riesgos costosos. Las empresas deben comunicar a sus clientes que optar por un fabricante con un precio más bajo puede dar como resultado una calidad deficiente, lo que a su vez genera mayores costos y riesgos a largo plazo.
La industria del moldeado por inyección, con sus intrincados procesos y sus altos riesgos, exige que las empresas mantengan un delicado equilibrio entre calidad y costo, al tiempo que se enfrentan a presiones relacionadas con el tiempo de comercialización. Como destacaron Bjorn y Andreas, no abordar estos desafíos puede generar importantes riesgos financieros y operativos.
Sin embargo, con las herramientas adecuadas, como la completa suite de soluciones de Minitab, las empresas pueden realizar los análisis estadísticos críticos necesarios para optimizar los procesos, reducir los costos y mejorar la calidad del producto. Estos beneficios se extienden más allá del moldeado por inyección, ya que las soluciones versátiles de Minitab están diseñadas para respaldar cualquier industria, lo que permite a las empresas tomar decisiones informadas y seguir siendo competitivas en un mercado en constante evolución.