Un fabricante de motores pequeños utiliza Simcenter Testlab y Simcenter SCADAS para alcanzar sus objetivos de producto en las primeras fases del ciclo de desarrollo

Buscando una mejora continua

Los motores se utilizan a diario en todo tipo de tareas. Desde la construcción de un edificio, el suministro de energía a una clínica durante un apagón o el riego de plantaciones de arroz, los motores son el centro de cada operación.

Briggs & Stratton es un fabricante americano de pequeños motores de combustión interna con sede en Milwaukee, Wisconsin. Sus productos se venden en más de 100 países de todo el mundo. Los motores de Briggs & Stratton se usan tradicionalmente en cortacéspedes, tractores de jardín, hidrolimpiadoras, bombas hidráulicas, generadores y una variedad de aplicaciones comerciales, como aireadores y paletas de hormigón.

Para seguir siendo líderes, el departamento de ingeniería está continuamente mejorando los modelos de motor y desarrollando nuevas familias de producto para ampliar la cuota de mercado y entrar en nuevas áreas. Su laboratorio de ruido, vibración y dureza (NVH) es el encargado de garantizar que los niveles de sonido y vibración sean los mejores, y que la durabilidad de sus productos supere las expectativas.

Consecución de objetivos en las primeras fases del desarrollo de productos

El sistema de adquisición de datos Simcenter™ SCADAS y el software Simcenter Testlab™ desempeñan un papel fundamental en el trabajo de un laboratorio NVH. Ponen a disposición de ingenieros y técnicos un proceso que les permite alcanzar los objetivos marcados en las primeras etapas del ciclo de desarrollo. El laboratorio NVH se compone de un pequeño grupo de ingenieros, expertos en el campo de la durabilidad y NVH. Actualmente, cuenta con cuatro sistemas Simcenter SCADAS. Dos de ellos se utilizan para adquirir cámaras de sonido semianecoicas y otros dos se aplican en las medidas en campo y laboratorio.

Se mide la presión acústica del motor, y se calculan la potencia y la calidad del sonido con Simcenter SCADAS, localizado en la sala de control. Simcenter Testlab se utiliza para controlar los datos y procesos en directo durante el registro, lo que supone un ahorro en el tiempo invertido en ensayos y posprocesamiento durante el análisis. Las plantillas de test de Simcenter se crean tanto para las medidas de sonido como para las de vibración y se documentan fácilmente. Esto mejora las funcionalidades de test y garantiza un procedimiento común para todos los empleados del laboratorio NVH.

Brett Birschbach, mánager sénior de ingeniería, NVH y durabilidad, comenta: «No podría decir cuántas veces me ha comentado un ingeniero lo fácil de usar que es este software. Esto es mucho más sencillo que lo que teníamos antes, simplemente porque es más flexible.»

«Gracias a Simcenter Testlab, los datos están en el árbol, se arrastran y sueltan. Podrá visualizarlos y compararlos fácilmente con otros proyectos más antiguos», indica Brett Weed, ingeniero de ensayos en NVH y durabilidad.

Adaptar el diseño a los estándares de calidad

Cuando se trabaja con motores, la principal preocupación es el nivel de ruido. En Europa, por ejemplo, existen varias normativas de certificación para la potencia acústica de vibraciones y presión. Desde el primer momento, se tienen en cuenta los análisis espectrales, la potencia del sonido y las métricas de calidad. Los ingenieros del laboratorio NVH localizan las fuentes de ruido en sus productos y ajustan el diseño para que cumpla los estándares de calidad.

En las instalaciones de ensayo de Briggs & Stratton, la mayoría de los productos se prueban en hormigón. Sin embargo, también utilizan césped artificial para probar los cortacéspedes. Asimismo, realizan ensayos en bancos de carga (horizontales o verticales, con diferentes cargas y velocidades) para imitar las condiciones de carga en las aplicaciones, así como para medir el sonido que oirá el cliente. El equipo de NVH realiza una evaluación acústica subjetiva con jurados para determinar que sonidos serán los más adecuados para sus clientes.

Estos tipos de medidas de ruido también les permiten realizar una clasificación del ruido según las directrices del mercado. El equipo se basa en medidas precisas para certificar la calidad de los productos. «Queremos ser los mejores en ruido y vibración, por lo que utilizamos las soluciones de Simcenter para trabajar», afirma Birschbach.

Relación sonido y vibración

Las vibraciones de los motores y las aplicaciones se registran usando Simcenter para poder identificar las fuentes del ruido relacionadas con la vibración. La vibración del motor se mide en un banco de ensayos aislado para el desarrollo y auditoría del mismo utilizando el sistema de adquisición de datos Simcenter SCADAS. Simcenter Testlab facilita la correlación de sonido y vibración y analiza los datos para mejorarlos.

«Utilizo Simcenter durante todos los ensayos, desde las primeras medidas hasta el procesamiento final», comenta Weed.

La vibración y la deformación también se miden en relación con las operaciones más comunes. De hecho, ambas se miden con las herramientas de Simcenter y los registros se aplican a los ensayos del motor y al producto terminado. El hardware Simcenter SCADAS XS es un sistema de adquisición transportable muy adecuado para este tipo de medidas. Por ejemplo, es importante medir la vibración del manillar del cortacésped que provoca el motor por temas de seguridad y comodidad. Es necesario cumplir las normativas como el estándar de vibración del cuerpo humano ISO 2631.

Más durabilidad

Se usa el mismo equipo para los ensayos de durabilidad. Los datos que se adquieren con el sistema se pueden convertir fácilmente en tests acelerados con la ayuda de vibradores o sistemas hidráulicos. El equipo de NVH usa galgas extensiométricas y el espectro de daño a fatiga para definir sus ensayos acelerados. En el laboratorio NVH, las pruebas modales se realizan utilizando un vibrador o un martillo de impacto en motores y productos con las soluciones de test de Simcenter. Esta configuración modal de Teamcenter Testlab es muy sencilla de utilizar y ofrece una representación precisa de los resultados.

Las herramientas de procesamiento de Simcenter proporcionan a los ingenieros la habilidad de evaluar las respuestas de vibración del motor al determinar un equilibrio óptimo. Asimismo, identifican áreas de mejora a nivel de componente, lo que resulta en un producto duradero.

El motor horizontal 200 Vanguard (VG) de Briggs & Stratton es un buen ejemplo de ello. El 200VG se vende en el mercado convencional y requiere un nivel elevado en cuanto a fiabilidad, facilidad de uso y comodidad del operador.

La ventaja de la flexibilidad

Pasar a una estrategia de licencia basada en tokens fue todo un acierto para los ingenieros de I+D y de tests NVH de Briggs & Stratton. Los tokens de Simcenter Testlab forman un mecanismo de licencias flexibles que proporciona acceso a una gran biblioteca de módulos de software para realizar ensayos y análisis de datos. A diferencia de las licencias en las que solo se pueden utilizar las licencias adquiridas, la opción de Simcenter Testlab permite a los usuarios usar una combinación de módulos de software.

Cada problema es diverso y requiere distintas herramientas, y con un sistema de tokens, todas las herramientas están disponibles.

«Una de las cosas que más nos gusta de Simcenter Testlab es la licencia de tokens», comenta Birschbach. «Nos abre todo un mundo de posibilidades. Nos brinda la libertad de realizar varios análisis cuando los necesitamos. Si queremos realizar un análisis modal un día y predecir la durabilidad otro, o llevar a cabo un análisis de calidad acústica, ¡ahora podemos! Ya no necesito comprar un software individual. La flexibilidad es muy amplia, puesto que nosotros somos un grupo de NVH relativamente pequeño.»

Este sistema posibilita que los ingenieros prueben todas las innovaciones que surgen, permitiéndoles descubrir nuevas técnicas.

El soporte de Siemens también ha facilitado las tareas de test a los ingenieros del laboratorio NVH de Briggs & Stratton. Tal y como indica Briggs & Stratton, «La colaboración ha sido fundamental para una compañía como la nuestra, y la experiencia de soporte de Siemens ha sido excepcional. El nivel de ayuda es excelente. No solo es posible obtener soporte de forma inmediata con una llamada, sino que si no se resuelve el problema, contaremos con una solución lo antes posible. Y no solo cuando surgen problemas, si tenemos cualquier duda, siempre podemos llamar y pedir consejo, algo muy útil para nosotros.»

El laboratorio NVH pretende ampliar sus funcionalidades en el futuro con la implementación de las nuevas funciones que ofrece el portfolio de Simcenter para alcanzar una potencia constante sin ruido.