Un fabricante de electrodomésticos optimiza las pruebas de acústica y vibración en los productos con Simcenter Testlab

Se espera que las lavadoras, los lavavajillas y los frigoríficos funcionen en silencio y sin llamar la atención. Si la ropa sale limpia, la vajilla está impecable y los alimentos se refrigeran adecuadamente, es decir, la principal preocupación al elegir un electrodoméstico, el consumidor medio no tiene ni idea de la competencia que existe entre los principales fabricantes de electrodomésticos para lograr niveles óptimos de sonido y vibración. El fabricante de electrodomésticos BSH optimiza las pruebas de acústica y vibración de sus productos con Simcenter Testlab. «La importancia de este parámetro aumenta cada año», afirma Otto Petraška, jefe del departamento de Vibración y acústica de BSH. «Es un criterio que puede llegar a detener la producción en serie de algunos productos».

El departamento de Vibración y acústica de BSH en Košice (Eslovaquia) se encarga del comportamiento de la acústica y la vibración de los motores eléctricos producidos por BSH Drives and Pumps en Michalovce (Eslovaquia).

Creado en 2004, dicho departamento presta servicios de optimización de acústica y vibración de los electrodomésticos fabricados por BSH bajo las marcas principales de Bosch y Siemens. Sus 16 expertos atienden a otras ocho divisiones de Robert Bosch. También participan en la optimización de los parámetros de acústica y vibración de todos los productos, desde herramientas de jardinería hasta motores de coches eléctricos.

Calidad de sonido para electrodomésticos

El departamento de Vibración y acústica utiliza una amplia variedad de herramientas psicoacústicas para asegurar que las lavadoras y lavavajillas de alta gama satisfagan las expectativas de los clientes. El laboratorio de calidad del sonido de BSH en Košice utiliza herramientas y técnicas de vanguardia para investigar las grabaciones de sonido. Miden la calidad del sonido de los electrodomésticos mediante cabezas binaurales en una cámara anecoica de alta calidad para asegurar una representación y un análisis precisos del sonido.

«Efectuamos pruebas con grupos de personas a las que reproducimos muestras de sonido», explica Otto Petraška. «A partir de su evaluación, fijamos el objetivo acústico para satisfacer las expectativas de los clientes. Al mismo tiempo, queremos asegurarnos de que el sonido sea robusto y tenga cierta fuerza sin ser prepotente».

Rastislav Andrejco, especialista principal del centro de acústica y vibración de BSH, añade: «Los clientes esperan que una lavadora suene como agua que salpica, que una campana extractora suene como el viento y que una cafetera suene como gotas de café».

Ingeniería de sonido en la fase inicial del desarrollo de productos

Cada componente de un producto puede influir en su sonido general. A medida que se desarrollan productos, hacen falta cambios y adaptaciones para una ingeniería de sonido adecuada. «Cuanto antes participemos en el proceso de desarrollo, mejor podremos eliminar los errores iniciales del producto que puedan producir problemas de ruido al final del proceso», asegura Otto Petraška. «Por supuesto, también es más rentable hacerlo así que ocuparse de ello en el último momento».

Con la colaboración del departamento de Desarrollo de motores de BSH en Michalovce, se adopta este enfoque para los 14 millones de motores eléctricos producidos anualmente para todos los aparatos fabricados por BSH bajo las marcas principales de Bosch y Siemens. El equipo de Michalovce se encarga del diseño de los motores eléctricos. Por su parte, el grupo de investigación de Košice se ocupa de los parámetros de la acústica y la vibración.

La cámara semianecoica totalmente equipada permite una ingeniería de diseño de sonido adicional.

Dos equipos, un gemelo digital

Los investigadores de acústica de Košice participan en las fases iniciales del desarrollo de motores. El equipo de desarrollo de Michalovce diseña un motor compuesto por un rotor electromagnético y un estator (modelo 1D), y crea un gemelo digital. Este modelo virtual permite simular su actividad, así como cargar y verificar todos los resultados, desde los físicos hasta los operativos.

Al mismo tiempo, el modelo de simulación permite al equipo de desarrollo ajustar los parámetros de diseño de la acústica y la vibración antes de fabricar un prototipo. Con Simcenter™ 3D, el ingeniero crea modelos de simulación. Esto permite efectuar análisis de acústica y vibración en todo el ciclo de desarrollo. Se evalúan las características vibroacústicas del motor y se identifican la fuente del sonido y de la vibración de cada componente. Si es necesario, se recomiendan mejoras de diseño para el rendimiento de la acústica y la vibración del motor sin repercutir negativamente en la funcionalidad del producto ni en el coste de producción. El efecto de la optimización del diseño se verifica mediante la solución Simcenter Testlab™ de Siemens Digital Industries Software.

«Con Simcenter Testlab, podemos intervenir en cualquier fase de la cadena de simulación y averiguar cómo se reflejará el cambio en el diseño básico», afirma Otto Petraška. «Por ejemplo, en lo que se refiere a la estructura del motor, cuando algunas de sus piezas generan sonido podemos tener un remedio técnico. Ahora bien, si el problema surge del propio diseño electromagnético, volvemos al departamento de Desarrollo de motores y optimizamos el diseño básico. Experimentamos varios bucles de este tipo en el desarrollo de un nuevo motor».

La sinergia entre las pruebas físicas y la simulación

El departamento de Vibración y acústica de BSH empezó a utilizar herramientas digitales en 2008 con la implementación de software de simulación y pruebas del portfolio de Siemens Digital Industries Software para obtener una compatibilidad total de los datos.

«Simcenter nos permite correlacionar fuertemente las simulaciones con las pruebas experimentales que son muy importantes. Sin ellas, las simulaciones solo serían bonitas imágenes coloreadas», indica Otto Petraška.

BSH utiliza Simcenter Testlab en combinación con simulaciones de Simcenter 3D. «Percibimos las ventajas de utilizar estos productos interconectados y aprovechamos las sinergias que ofrecen», afirma Ján Ondrejčák, ingeniero superior de desarrollo de BSH. «Constatamos la eficiencia y la facilidad de uso de todas las soluciones de acústica y vibración de Simcenter».

Mediante pruebas experimentales, el equipo verifica si los parámetros de simulación están bien ajustados y si los resultados son fiables. También se efectúan pruebas para depurar todos los ajustes y las variantes posibles. «Si la simulación muestra un resultado óptimo, el producto se fabrica en un prototipo real», dice Otto Petraška. «Solo podemos construir un prototipo físico cuando estemos seguros de haber logrado el mejor resultado posible».

Gracias a la digitalización, los tiempos de desarrollo se reducen continuamente. Lo que antes tardaba semanas ahora se puede completar en días. Algunas simulaciones que requerían mucho tiempo se han acortado de días a horas. A medida que los modelos de simulación sean más avanzados, los ingenieros de simulación podrán anticipar el comportamiento a largo plazo de un producto.

«Queremos asegurar al cliente que, tras años de funcionamiento, nuestro producto conservará el mismo rendimiento acústico y vibratorio que el día que lo compró», afirma Otto Petraška. «Eso genera confianza en nuestra marca y esperamos convencerle de que compre nuestra próxima generación de electrodomésticos.»