Haulotte utiliza Simcenter para aumentar la altura de la Pulseo

Haulotte utiliza Simcenter para aumentar la altura máxima de trabajo de la unidad de elevación Pulseo en un 25 % y la capacidad de carga en un 50 %.

En cualquier sitio de construcción, muchos elevadores de tijera que se utilizan para una variedad de tareas. Desde trabajos de pintura en interiores hasta renovaciones en exteriores, este tipo de elevador de construcción con su plataforma elevadora necesita funcionar bien en una variedad de condiciones desafiantes.

Los proyectos al aire libre pueden ser especialmente difíciles para este tipo de equipo. El suelo puede estar embarrado, irregular y difícil de navegar. Las pendientes empinadas embarradas requieren un buen rendimiento de tracción para realizar el trabajo.

Un  factor clave son las normas sobre ruido y emisiones. Los elevadores no pueden emitir gases de escape y no pueden exceder ciertos niveles de decibelios para la seguridad del operador y del personal en general, especialmente en interiores. Esto significa que los ingenieros deben reducir el ruido general generado por el motor y los sistemas de accionamiento, así como cumplir con los estándares cada vez más estrictos que se aplican a los motores de combustión interna (ICE). A medida que más áreas urbanas adoptan zonas de bajas emisiones, los fabricantes se ven obligados a acelerar la innovación y producir equipos de energía alternativa. En muchos casos, la electricidad es la forma más viable de hacerlo.

Finalmente, la seguridad es primordial cuando se trata de equipos de construcción y ascensores en general. Estas máquinas tienen que ver con trabajar muy por encima del suelo. Esto significa que la estabilidad es la máxima prioridad tanto para los fabricantes como para los usuarios finales.

Al igual que otros aspectos de la industria de la construcción, el 80 por ciento de los clientes finales de ascensores no son usuarios finales, sino empresas de alquiler de equipos. Las empresas de alquiler deben ofrecer máquinas versátiles y de alto rendimiento a sus clientes. Los clientes no quieren alquilar diferentes máquinas para el mismo sitio. Ofrecer un vehículo de alto rendimiento versátil es un activo importante cuando se trata de gestionar una flota de alquiler.

La gama Pulseo
Para llenar este vacío en el mercado, Haulotte, uno de los principales fabricantes y proveedores de equipos de elevación del mundo con sede en Lorette, Francia, ha desarrollado Pulseo, una gama de elevadores de tijera eléctricos todoterreno de próxima generación. Adecuadas para trabajos tanto en interiores como en exteriores, las plataformas Pulseo totalmente eléctricas ofrecen un rendimiento superior en comparación con los modelos anteriores con motor de combustión.

Para desarrollar estos nuevos modelos, Arnaud Chaigne, jefe de la división de simulación y validación digital de Haulotte, y su equipo de ingenieros utilizaron la simulación para estudiar las posibilidades de diseño y predecir el rendimiento de la máquina.

“La simulación nos permitió evaluar la viabilidad de diferentes escenarios de innovación, teniendo en cuenta el impacto en varios sistemas, como el hidráulico, el eléctrico y los controles, así como la estabilidad de la máquina y la seguridad del operador”, dice Chaigne.

Herramientas de simulación de elección
Haulotte utiliza las herramientas de software Simcenter™ para la simulación mecánica y de sistemas. Simcenter es parte de la cartera Xcelerator, la cartera completa e integrada de software y servicios de Siemens Digital Industries Software. Utilizando estas herramientas de simulación, los ingenieros de Haulotte desarrollaron una línea de elevadores de tijera con motor eléctrico de 12 kilovatios (kW) listos para el mercado. Los nuevos ascensores ofrecieron un mejor rendimiento en comparación con el modelo anterior, que contaba con un motor de combustión interna (ICE) de 23kW. Los nuevos elevadores de tijera eléctricos no solo son libres de contaminación y silenciosos, sino que también ofrecen un mejor rendimiento general, incluida una altura máxima de conducción de trabajo de 15 metros (m) en lugar de 12 m y una capacidad de carga de 750 kilogramos (kg) en lugar de 500 kg. .

Para determinar la arquitectura óptima para los futuros elevadores de tijera Pulseo todo terreno, Chaigne utilizó el software Simcenter Amesim™ para la simulación del sistema. Una de las partes más difíciles de la tarea fue optimizar el rendimiento del motor eléctrico. A diferencia de los ICE convencionales, para obtener la potencia requerida del motor eléctrico, el equipo tuvo que lidiar con muchos más problemas y limitaciones de diseño.

Para empezar, Chaigne identificó las pérdidas de energía a todos los niveles: desde el motor hasta toda la estructura, incluida la distribución hidráulica.

“Comenzamos modelando el sistema térmico existente para identificar las partes que más energía consumen (mapeo de pérdida de energía)”, dice Chaigne. “Al hacer esto, pudimos definir una nueva arquitectura más adecuada para una máquina totalmente eléctrica donde todo el consumo de energía cuenta”.

Definición de una arquitectura de sistema óptima
Como parte del proyecto para definir la arquitectura óptima, el equipo trabajó en el dimensionamiento de la batería del sistema eléctrico.

Como explica Chaigne, “Para dimensionar la batería correctamente, tuvimos que estudiar dos áreas principales: por un lado, la cantidad total de energía requerida para las necesidades operativas del día a día y, por otro lado, las altas demandas de energía durante transitorios. etapas. El riesgo es sobredimensionar el diseño para adaptarse a estos picos de potencia. Por lo tanto, trabajamos en el modelado de leyes de control para limitar estos picos”.

Durante las fases de análisis, Chaigne y su equipo observaron que los picos se producían al comienzo de la elevación cuando los actuadores iniciaban el movimiento.

“Para optimizar el tamaño de la batería, tuvimos que desarrollar leyes de control para suavizar los picos de energía y ofrecer un tiempo de elevación similar”, dice Chaigne. “Esto dio como resultado un nivel de potencia constante durante todo el movimiento de elevación”.

Uso de Simcenter 3D Motion para lograr estabilidad
Las regulaciones en varios países estipulan que los elevadores deben permanecer estables, ya sea que se muevan a su posición en un lugar de trabajo o estén parados; por ejemplo, con el operador o trabajadores en la plataforma.

“Para mejorar la productividad con nuestro nuevo elevador de tijera, fue necesario estudiar su estabilidad en tránsito”, dice Chaigne. “Cuando la máquina se está moviendo y desplegando, debe estudiar el comportamiento del eje oscilante para garantizar la estabilidad general del vehículo”.

Para poder anticipar todos los escenarios posibles, Chaigne y su equipo utilizaron el software Simcenter 3D Motion para estudiar el comportamiento dinámico del elevador de tijera.

“Utilizamos la simulación multicuerpo dinámica de Simcenter para dimensionar los elevadores de tijera para garantizar la estabilidad”, dice Chaigne. “Esto hizo posible encontrar el mejor compromiso entre el rendimiento y el peso de la máquina y ahorrar tiempo durante el desarrollo”.

Simulación democratizadora
“Como experto en simulación, soy responsable de garantizar que nuestras herramientas de simulación sean accesibles”, afirma Chaigne. “Las posibilidades de personalización en Simcenter 3D a través de NX Open han hecho posible integrar nuestras reglas comerciales y normas regulatorias para acelerar el proceso de cálculo y reducir el riesgo de error”.

Cuando la oficina de diseño de Haulotte realiza los diversos análisis de estabilidad, las normas estándar impulsan el proceso. Uno de los problemas es que los estándares varían de una región a otra y los requisitos pueden cubrir bastantes factores variables: desde los ambientales, como la fuerza del viento, hasta los iniciados por humanos, como el impacto del operador o el manejo del equipo, como la posición de la carga y el trabajo. anglos.

“Paralelamente a la gestión de los parámetros estándar, intentamos que nuestros modelos creados en la oficina de diseño sean lo más predictivos posible”, explica Chaigne. “Esto significa tener en cuenta los parámetros que influyen en la estabilidad, como el comportamiento de los neumáticos, la rigidez real y su distribución de peso. Una vez que se ha definido el modelo, debemos verificar la estabilidad de acuerdo con las diferentes configuraciones estándar; este paso puede ser relativamente largo y tedioso”.

Ahorro de tiempo y eliminación del trabajo tedioso
Para ahorrar tiempo y mejorar el proceso de análisis de los cálculos de estabilidad, el equipo ha desarrollado una herramienta personalizada de flujo de trabajo orientada al proceso utilizando el software NX™ Open, un módulo de automatización de interfaz de programación de aplicaciones (API) para Simcenter 3D.

“En términos concretos, NX Open nos permite automatizar la entrada de datos, teniendo en cuenta las diversas normas”, dice Chaigne. “Durante el posprocesamiento, proporciona información clara sobre la estabilidad. Esto permite a los no especialistas utilizar modelos Simcenter 3D Motion más complejos”.

La cosimulación mejora el rendimiento
Cuando se trabaja en la serie eléctrica Pulseo, el equipo de ingeniería cosimula los modelos 3D de Simcenter que se utilizan para el análisis de estructura y estabilidad con los modelos de simulación del sistema Simcenter Amesim que se utilizan para el análisis de energía y el dimensionamiento de la batería.

Chaigne explica: “Para las máquinas eléctricas, el consumo de energía es extremadamente importante. El uso de Simcenter 3D Motion nos permite modelar las fuerzas en los actuadores hidráulicos teniendo en cuenta la cinemática, la distribución de masas, la fricción y los efectos dinámicos. Tenemos una visión real de los detalles del nivel de presión y, por lo tanto, la energía requerida para estos actuadores”.

El equipo trabaja con dos tipos de procesos de co-simulación.

“En el primer caso, los dos programas de software operan simultáneamente e intercambian información para converger hacia una solución común”, dice Chaigne. “En el segundo caso, usamos Simcenter 3D Motion para generar tablas de fuerza según la posición del cilindro y luego usamos esta información en Simcenter Amesim”.

Dado que los elevadores de tijera en su mayoría funcionan hidráulicamente utilizando varios actuadores, la distribución de tensiones en la estructura varía según el equilibrio de presión en los actuadores hidráulicos. Chaigne dice: “La cosimulación nos permite analizar las tensiones en condiciones normales y durante fallas; por ejemplo, la rotura de una manguera. Podemos ver cómo se llevan a cabo las transferencias de carga y el impacto en la presión del cilindro hidráulico”.

Uso de la simulación para reducir las campañas de pruebas físicas
“Los cálculos y las simulaciones son parte de nuestro proceso de validación teórica para garantizar que nuestro diseño haya alcanzado un cierto nivel de madurez antes de fabricar el primer prototipo”, dice Chaigne. “Sin embargo, la fase de prueba sigue siendo esencial. La simulación nos ayuda a identificar los casos más críticos en términos de estabilidad, evaluando parámetros como la posición de la máquina, las cargas y las fuerzas”.

Los casos críticos identificados se verifican luego durante los ensayos de prueba.

“Comprobamos si los resultados de las pruebas corresponden a la simulación”, confirma Chaigne. “Este bucle de análisis de simulación de prueba es necesario para mejorar nuestros modelos. El uso de modelos de simulación limita los prototipos y, por lo tanto, reduce el tiempo que dedicamos a las campañas de prueba”.

Uso de la simulación para comprender el comportamiento del rendimiento
“La simulación nos ayuda a definir la arquitectura general del sistema, pero la usamos durante diferentes fases de desarrollo, como la resolución de problemas que ocurrieron durante las pruebas. Ciertamente, la simulación proporciona una visión más profunda del comportamiento de rendimiento no deseado y también de las causas”, explica Chaigne. “Para reproducir la actuación con precisión, tienes que modelar diferentes fenómenos físicos. Esto incluye la identificación de parámetros influyentes y la evaluación de alternativas de inmediato. Trabajando así, podemos llegar a la fase de prototipo con una arquitectura más madura, incluso definitiva”.

Según Chaigne, dentro de una oficina de diseño, es fundamental no aislar el equipo de análisis de simulación del equipo de prueba de prototipos. Los bucles de simulación y prueba deben integrarse en un proceso colaborativo para permitir que los problemas detectados durante la prueba se resuelvan lo más rápido posible mediante la simulación.

Rendimiento superior y seguridad óptima
El uso de las herramientas de simulación de Simcenter fue un factor clave de éxito en el diseño y desarrollo de los nuevos elevadores de tijera eléctricos todo terreno Pulseo de Haulotte. El equipo pudo cumplir con todos los estándares de seguridad de estabilidad operativa, así como con varios requisitos relacionados con las emisiones de ruido y la contaminación del aire. Gracias a las capacidades de simulación de Simcenter, el equipo creó un diseño óptimo que presentaba un rendimiento superior en comparación con el modelo anterior con ICE.

“Con Simcenter, pasamos de un motor térmico de 23kW a un motor eléctrico de 12kW mientras mejoramos el rendimiento general del elevador de tijera. La altura máxima de conducción de trabajo aumentó un 25 % de 12 m a 15 m y la capacidad de carga aumentó un 50 % de 500 kg a 750 kg”, concluye Chaigne.

Fuente: https://www.plm.automation.siemens.com/global/en/our-story/customers/haulotte/105619/?spr_cid=120_734&spr_pid=300000235041344&linkId=300000002029416