Miele: Una mejor manera de hacer que los instrumentos médicos se limpien

Producto: Simcenter
Industria: Médica y Forense

Líder mundial en productos domésticos premium

Fundada en 1899, Miele es líder mundial en productos domésticos de primera calidad, como electrodomésticos de cocina, panadería y cocción al vapor, productos de refrigeración, cafeteras, lavavajillas, lavandería y productos para el cuidado del piso. Miele también produce lavavajillas especializados, lavadoras-extractoras y secadoras para uso comercial, así como lavadoras-desinfectadoras y esterilizadores utilizados en entornos médicos y de laboratorio.

En sus esfuerzos por mejorar continuamente sus líneas de productos, la compañía estaba particularmente interesada en mejorar el desarrollo de sus lavadoras-desinfectadoras. “El principal desafío de desarrollo con las lavadoras-desinfectadoras es la variedad de artículos que deben limpiarse”, dice Tobias Malec, ingeniero de desarrollo de Miele. “Cada pieza de cada instrumento médico tiene diferentes requisitos de limpieza. Algunas cosas solo necesitan limpieza en la superficie. Otros artículos, como los instrumentos huecos, deben limpiarse tanto por dentro como por fuera. Se necesitan diferentes presiones de agua en cada caso”.

Trabajar con bastidores especiales

Debido a estos requisitos, un bastidor especial se adapta a cada artículo que necesita limpieza para permitir el mejor manejo y rendimiento hidráulico posible. Cada bastidor asegura los elementos que se están limpiando e incluye las conexiones hidráulicas entre la bomba de circulación y las boquillas a través de las cuales se rocía el agua. La variedad de bastidores dificulta la armonización de todo el sistema de producción.

Es esencial adaptar las condiciones hidráulicas frecuentemente cambiantes del bastidor y comprender la presión de limpieza requerida durante el estado de funcionamiento dentro de cada bastidor. La presión de limpieza resulta del punto de intersección de la curva de resistencia hidráulica del bastidor y la característica de la bomba de circulación.

Para este desafío de ingeniería, Miele utiliza el software Simcenter Amesim™, una solución de simulación de sistemas mecatrónicos que forma parte de la cartera de Simcenter de Siemens Digital Industries Software. Esta solución ayuda a los ingenieros de Miele a simular las características operativas de los nuevos productos al principio de la etapa de diseño, revelando formas de mejorar la funcionalidad al tiempo que reduce la necesidad de prototipos físicos. “El uso de Simcenter Amesim nos permite modelar los bastidores como súper componentes, con la bomba de circulación funcionando como una característica y la lavadora en sí como un límite del sistema”, dice Malec. “Gracias a la simulación del sistema, podemos evaluar futuros puntos de operación cambiando las geometrías de la boquilla de limpieza o las líneas de agua”.

Él señala: “Usando este software, ahora somos mucho más efectivos en la fase previa al desarrollo. Antes, sin el apoyo de Simcenter Amesim, teníamos que construir un prototipo real de la lavadora y realizar múltiples mediciones de presión. Posteriormente, en función de los resultados de presión, necesitábamos varios bucles de rediseño en la fase de prototipo para alcanzar las especificaciones requeridas. Esto fue muy lento y costoso”.

Un modelo típico preparado con Simcenter Amesim incluye componentes hidráulicos y de resistencia hidráulica. La máquina está modelada, incluyendo sus líneas de agua y la bomba de circulación. Las líneas de agua incluyen válvulas de contrapresión y un acoplamiento con los modelos de bastidor. Algunas válvulas no estándar se han personalizado y están representadas por elementos genéricos, como orificios o uniones en T, que se validan mediante mediciones internas.

Un rack de limpieza consiste en una red de chorros y tuberías conectadas con dos puntos de acoplamiento de la máquina. Para garantizar que la compatibilidad y la claridad se logren rápidamente, el bastidor se integra en el modelo como un supercomponente y se representa con un icono.

La simulación del sistema mecatrónico es la llave

Las diversas velocidades de rotación del bombeo se prueban virtualmente. Esto permite a Miele investigar la evolución de la presión en las posiciones predefinidos del sensor para validar el modelo de simulación. El estado de funcionamiento de la máquina es cuasi estático, por lo que los exámenes dinámicos son insignificantes para ese tipo de investigaciones. Los valores de presión simulados proporcionan la base para realizar ajustes en el diseño del bastidor.

“La simulación del sistema nos permite estudiar fácilmente el impacto y las interacciones de los cambios en la sección transversal”, dice Malec. “Los cambios se pueden optimizar o variar los parámetros de la boquilla para lograr una distribución de presión más constante. La distribución constante de la presión permite una buena capacidad de limpieza en todas las partes de la máquina”.

La capacidad de exploración de diseño también ayuda a establecer la consistencia de los brazos de pulverización. Al establecer condiciones de contorno específicas y definir grados de libertad (DOF), la configuración óptima de la boquilla se puede encontrar rápidamente utilizando Simcenter Amesim. “La simulación de sistemas es una extensión de la simulación común de dinámica de fluidos computacional (CFD) en 3D a nivel de subsistema”, dice Malec. “Las correlaciones se aclaran muy rápidamente. Sin la simulación del sistema, estas correlaciones solo se pueden realizar utilizando mediciones en prototipos costosos”.

Malec concluye: “La longevidad y la alta calidad de nuestros productos abordan el problema de la sostenibilidad. Nuestros clientes no tienen que comprar una máquina nueva cada pocos años, pero pueden confiar en nuestra calidad constante. Eso no solo ahorra dinero, sino que también es bueno para el medio ambiente. También estamos reduciendo nuestro consumo de recursos y utilizando materiales ecológicamente racionales para la producción”.