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VentSim 5.2 – Top 5 de las nuevas funciones.

Han pasado un par de meses desde que se lanzó la más reciente versión de VentSim. Después de algunos días de uso, era claro cuales eran mis mejoras favoritas! En este breve resumen las comparto y explico porque!

Antes de comenzar, quizás sea buena idea recordar el concepto de los activity tracks que es otra fantástica mejora introducida en un par de versiones anteriores. La idea general de los activity tracks es distribuir de forma más realista el rango de operación de los equipos y su influencia en el calentamiento de la mina en el caso de equipos que generen calor y la dispersión de contaminantes en el caso de equipos diesel.

Con esta breve explicación en mente, a continuación describo 5 de las mejoras más sobresalientes de la última versión!

Efecto Pistón

Gracias a esta nueva herramienta es posible modelar el efecto pistón generado no solo por los vehículos en movimiento sino también por el material que cae por los orepass! Ahora podemos tratar de entender mejor esos cortocircuitos que se forman por cuenta de estas variaciones en la presión.

Una vez en el activity track debes activar la función de efecto pistón. Algunas de las opciones son: flujo bidireccional y retrasar el ingreso de nuevos vehículos.

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Configuración del efecto pistón

Simulación dinámica

Para poder incluir el efecto pistón en las simulaciones fue necesario adicionar nuevas funcionalidades a la simulación dinámica. Gracias a estas mejoras es ahora posible simular las condiciones dinámicas en los activity tracks!

Configuración de explosivos

La configuración de los explosivos siempre fue un poco esotérica. En esta nueva versión es posible definir las características de los explosivos en los presets para utilizarlos posteriormente durante la creación de la simulación de explosivos. Olvidate de configurar la tasa de dispersión, o la cantidad de emisión de gases, en esta nueva versión VentSim lo hace por ti.

No olvides sin embargo que la validación es nuestra responsabilidad y debemos procurar como sea posible realizar la medición de los gases durante las voladuras para calibrar correctamente nuestro modelo.

Manejo de explosivos en VentSim
Configuración de la simulación de explosivos

Model Explorer

Algunos de nuestros modelos de VentSim pueden contener una gran cantidad de información. Encontrarla es a veces tedioso o complicado. Con el nuevo explorador del modelo es posible visualizar de forma conveniente los principales componentes de la ventilación.

Explorador de VentSim - Isaeng
Model explorer de VentSim

Creación de nuevos perfiles

Por fin! En esta nueva versión es posible crear nuestras propias secciones. No hay mucho por explicar, solo dejar salir el artista que hay en ti 🙂 Obviamente si no tienes que entregar un reporte de ventilación a tus jefes!

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Herramienta para la creación de perfiles

Estas son solo algunas de mis mejoras favoritas, tienes alguna mejora en particular para destacar? Coméntala en los comentarios!

Recuerda descargar la última versión y comenzar a hacer uso de estas mejoras. ¿No tienes tu VentSim al día? Escríbenos a info@isaeng.com para solicitar una cotización.

Acerca del autor: Néstor y su empresa son distribuidores de VentSim, PumpSim y Terramin. También ofrece sus servicios de capacitación y consultoría en ventilación y bombeo de minas junto con empresas líderes de Europa y Sur América.

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Quieres ahorrar dinero en tu mina? Revisa los diámetros de las tuberías!

Curiosamente en las múltiples minas que he visitado he encontrado la misma situación: el diámetro de las tuberías de bombeo NO es óptimo y esto se traduce costos elevados de bombeo!!

Pero cuál es ese número mágico que nos hará quedar como reyes con la gerencia? Lo veremos a continuación.

La velocidad óptima de bombeo:

En múltiples fuentes (manuales de ingeniería, “engineeringtoolbox.com”, etc) y por experiencia propia, la velocidad óptima de bombeo de agua limpia se encuentra entre 1.5 y 2.5 m/s. Algunas de las consideraciones para limitar esta velocidad son:

  • Eficiencia energética
  • Cavitación
  • Abrasión
  • Ruido
  • Vibraciones
  • Etc.

La relación entre potencia y caudal:

La potencia es proporcional al caudal al cuadrado. Es decir, por cada litro extra que bombeo a través de la tubería estoy duplicando su impacto en la potencia. Por ejemplo si duplico el caudal, estoy incrementando cuatro veces la potencia!!

Con estos dos factores en mente ya podemos deducir el diámetro óptimo para transportar un caudal dado. Si:

  1. Q = A * v
  2. A = ( pi/4 ) * d^2

Reemplazando 2) en 1) y despejando para d tenemos:

d = raíz( ( 4 * Q ) / ( pi * v) )

Esta relación se puede implementar fácilmente en Excel para ensayar con múltiples variaciones de velocidad y caudal. Recuerda que si tu Excel está en español la raiz se escribe simplemente raiz, pero si está en Holandés… ok, probablemente no esté en Holandés.

Si ensayamos con un modelo simple de bombeo para un flujo de 60 l/s y una velocidad de 2 m/s y utilizando la anterior relación tenemos un diámetro óptimo de 195.4 mm o lo que es equivalente a una tubería de 8″. Concuerda con lo que estás usando actualmente en tu mina?

Verificamos con PumpSim?

Para poder simular este modelo en PumpSim, es necesario además, adicionar dos tanques y un flujo fijo.

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Esquema Básico PumpSim

Una vez nuestro modelo está simulando correctamente, PumpSim nos ayuda a encontrar el diámetro óptimo de la tubería. Para ello simplemente damos click en recomendar tuberías y oh, sorpresa! Como por arte de magia es un valor muy cercano al encontrado por nuestro modelo.

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Herramienta de Optimización

Si analizamos la curva de optimización vemos que cuando duplicamos el diámetro, el consumo de energía disminuye 4 veces!!

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Resultados de la Optimización

Obviamente este cambio de diámetro depende del costo de la tubería. Si el costo de la tubería es menor que el costo de la energía que se require para bombear el fluido, no tendría justificación cambiar el diámetro. Sin embargo, en la mayoría de casos este cambio es más que justificable para los tipos de tuberías encontradas en minería.

La mayoría de fluidos tienen un rango de velocidades recomendadas y este valor es bastante crítico en el caso del relleno hidráulico. Este ahorro se hace aún más evidente con el incremento de la densidad del fluido (p.e. relleno hidráulico) pues la potencia depende de la presión que a su vez depende de la densidad! Es importante informarse adecuadamente antes de realizar algún cambio.

PumpSim nos facilita además evaluar múltiples escenarios y no se limita solo a minería subterránea, también puede ser utilizado en minería en superficie y cualquier tipo de proceso que requiera de bombeo.

Con este breve artículo ya cuentas con una buena fuente para justificar el incremento de diámetro de tus tuberías. Solo recuerda mencionarle a la gerencia donde lo aprendiste 🙂

Quieres conocer más acerca de PumpSim? Te gustaría obtener un demo? Quieres optimizar tus redes de bombeo? Contáctanos!

Acerca del autor: Néstor y su empresa son distribuidores de VentSim, PumpSim y Terramin. También ofrece sus servicios de capacitación y consultoría en ventilación y bombeo de minas junto con empresas líderes de Europa y Sur América.

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Análisis de sensibilidad en VentSim

Como ingenieros de ventilación, cuantas veces nos hemos preguntado ¿que tan confiable es nuestro modelo? Especialmente en un nuevo proyecto donde no tenemos forma de compararlo con mediciones!! O por ejemplo, ¿porque algunas veces nuestro modelo pareciera no ser capaz de replicar las condiciones en algunas partes de la mina?

Desde la versión 5.1, VentSim cuenta con una herramienta de análisis de sensibilidad. En este breve artículo comparto una estrategia que nos ayudará a responder estas y otras preguntas relacionadas con la confiabilidad de nuestro modelo de ventilación.

¿Que es el análisis de sensibilidad?

Como su nombre lo indica, el análisis de sensibilidad nos permite evaluar como responde un modelo cuando hay cambios en los parametros del mismo. Existen varias definiciones bastante técnicas, sin embargo en este artículo me limitaré a explicar este concepto con un par de ejemplos relativamente sencillos tomados del artículo que Craig (el creador de VentSim) presentó en el simposio de ventilación de minas en Canadá el año pasado.

Sensibilidad a la resistencia

Recordando nuestros conceptos de ventilación:

P = R*Q^2

En donde:

  • P = Presión (Pa)
  • R = Resistencia (N*s^2/m^8)
  • Q = Caudal (m^3/s)

En este caso, la presión P depende linealmente de R y cuadráticamente de Q. De cierta manera, la presión es más sensible a cambios en Q que en P. Visto de otro modo, si la resistencia de uno de los túneles varia 10% manteniendo la presión fija (por cuenta de un ventilador por ejemplo) el caudal en ese túnel variaría alrededor de 3% (¿Alguién se anima a hacer el cálculo?). Para un solo túnel esta variación pudiéra no parecer demasiado pero si esta misma variación se aplica a múltiples túneles compartiendo la misma fuente de presión, el error en el flujo se acumula y puede en algunos casos cambiar de dirección!

Para estimar el efecto de estas variaciones, el módulo de sensibilidad de VentSim se encarga automáticamente de correr cientos de simulaciones “perturbando” la resistencia de los túneles de la mina de manera aleatoria durante cada una de estas simulaciones para calcular posteriormente el margen de confianza del modelo. En resumen, que tan sensible es mi modelo respecto a variaciones en la resistencia de los túneles.

Sensibilidad térmica

El concepto de sensibilidad aplica a cualquier modelo. En el caso de ventilación dos de las variables más comunes son: la resistencia y las temperaturas.

El análisis de sensibilidad térmica puede ser un poco más demandante y complicado. Los que hemos realizado simulaciones termodinámicas en VentSim hemos experimentado de primera mano algunos problemas de convergencia durante estas simulaciones en especial en zonas de recirculación o zonas con pobre ventilación. Adicional a esto, las simulaciones térmicas dificilmente pueden considerarse estacionarias y por esta razón se requiere de la consideración de muchos más parámetros durante la simulación.

Al igual que con la sensibilidad a la resistencia, VentSim se encarga de correr decenas de simulaciones térmicas para determinar el margen de confianza del modelo respecto a variaciones en el flujo y en el calor de la mina. Al final y gracias al análisis de sensibilidad podemos ver cuales de las zonas de la mina presentan mayor variación y por ende requieren de nuestra atención.

“Escucha y lo olvidarás, Observa y lo recordarás, Hazlo y aprenderás” Provervio Chino.

Hasta no ver no creer!

¿Como ejecutar el análisis de sensibilidad? El siguiente video nos muestra como:

Una vez finalizada la simulación, podemos ver los resultados de la confiabilidad de nuestro modelo. En este caso, cualquier túnel en donde se presente una confiabilidad menor a 100% merece de nuestra atención pero obviamente enfocaremos nuestros esfuerzos en los túneles de menor confiabilidad.

Resistance Sensitivity VentSim - Isaeng

En este caso, los túneles de color rojo presentan la menor confiabilidad o mayor sensibilidad (valores de 98%), una decisión inteligente sería enfocarse inicialmente en incrementar la confiabilidad en esos túneles mediante diferentes estrategias como por ejemplo incrementando la frecuencia de los aforos, mejorando las medidas de las áreas, calculando más detalladamente las resistencias entre otras.

Como mencioné anteriormente también es posible realizar el análisis de sensibilidad térmica de nuestro modelo, pero ¿como se ven los resultados?

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En este caso y coincidencialmente, la mayor sensibilidad térmica se presenta en los túneles de color azul que muestran un indice de confiabilidad bastante bajo. ¿Cual sería la estrategia para mejorar la confiabilidad? Lo dejo de tarea para que lo compartan en los comentarios o me escriban directamente a nestor@isaeng.com!

Resumen

Tal y como lo menciona Craig en su artículo, independientemente de la precisión o calidad con la que hayamos construido nuestro modelo, siempre habrá variaciones en algunas regiones del mismo. Estas variaciones se pueden deber entre otras a:

  • Zonas pobremente ventiladas.
  • Zonas alejadas de los circuitos principales de ventilación.
  • Variaciones en los parámetros físicos o geométricos del sistema.

En resumen, gracias a la herramienta de análisis de sensibilidad de VentSim, podemos tomar acciones proactivas para prevenir problemas con la ventilación y para mejorar la calidad de nuestro modelo, en fin, para que no sigamos cruzando los dedos!

Recuerda que el análisis de sensibilidad está disponible en la última versión. ¿No tienes tu VentSim al día? Que esperas para actualizarlo y aprovechar al máximo de esta y otras mejoras. ¿Deseas conocer más acerca de las últimas mejoras o recibir una cotización del mantenimiento? Escríbenos a info@isaeng.com.

Acerca del autor: Néstor y su empresa son distribuidores de VentSim, PumpSim y Terramin. También ofrece sus servicios de capacitación y consultoría en ventilación y bombeo de minas junto con empresas líderes de Europa y Sur América.

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Star-CCM+: in-place remesh during Overset?

Overset meshes are challenging. Be prepared to deal with overset mesh errors during your simulation. To minimize the chance of wasting a lot of time later in your simulation workflow, there a few tips to keep in mind and avoid fixing time consuming errors. Here we go!

  1. Check you mesh. Meshing is by far the most time consuming step in any CFD simulation. But if we’re talking Overset, we’re dealing with a different beast. It’s just not important but critical to ensure a high quality mesh at the overset interface to ensure an adequate interpolation of the results but especially at boundaries that cross or exit the background domain. Contact is the most typical case.
  2. A handy way to improve you mesh near the contact area is by using a volumetric control of the size and shape of your overlaping interface. In this way you can define the size of your cells in both regions and ensure that they will have about the same size for a proper interpolation.
  3. Make sure that you activate zero mesh gap technology and that you keep a minimum number of good quality cells in the contact area. You can control how many layers you want to deactivate with the zero gap layers under physics values.
  4. Before firing up your final simulation, check first the translation of your overset simulation during the entire trajectory. You can do this by freezing all the fluid solvers and running the transient simulation. It can take some time depending on the timestep but trust me, it will never take as much time as having to deal with an overset error later. It might be the case that your simulation runs well for a long part of the process and suddenly diverges because of an overset error.
  5. If you are confronted with these kind of errors is very likely that you’ll have to remesh. A new challenge appears as Star-CCM+ remesh the parts but translate them to their original position.
  6. There are two alternatives here: To remesh AND translate the region or to Translate the parts AND remesh the region. I prefer the second option since this is the option that affects the solution the less (because it remesh the parts in-place). In any case it is better not to have to remesh during solution.
  7. It is very useful to keep track of the overset region’s position. You can do this with a point derived part and with a position report using that point as input. In this way you’ll know the location of your overset region during the whole simulation. Should you remesh, then you’ll know where you’ll have to position your part or region again.

Happy oversetting your meshes!

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Star-CCM+: Creating a video from a set of pictures using ffmpeg

Star-CCM+ allows you to generate a collection of pictures from a scene during a transient run. The challenge appeared when I wanted to generate a video from these pictures. Below is a short summary of one of the possible ways to generate a video (the easiest for me).

Pre-requisites: Ubuntu bash in Windows (assuming you’re in Windows).

  • make sure you have ffmpeg installed, if not just run sudo apt install ffmpeg
  • Navigate to the directory where your pictures are stored and run the following command:

ffmpeg -framerate 24 -pattern_type glob -i ‘*.png’ -c:v libx264 -pix_fmt yuv420p output.mp4

A short explanation below:

-framerate: frames per second (default is 25)
-pattern_type glob: wildcars 🙂 Essentially recognized any “png” within the same dir. Luckily Star-CCM+ correctly names your files in appropriate order so you don’t have to worry about the sequence.
-c:v
-pix_fmt
and finally file name, mp4 in this case.

Enjoy!

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Is your VentSim outdated? 5 reasons to upgrade to VentSim DESIGN V5!!

*please note – Ventsim has been renamed to VentSim DESIGN. This article was originally published on LinkedIn by one our engineers.

Are you short on budget to update your VentSim license? Or have you simply not been aware of the latest Ventsim updates? If so, then you’re missing out on the improvements in the latest versions of VentSim DESIGN.

In this article I focus on the 5 improvements either because they make our work easier. Do not forget that behind these improvements there are many more that we can’t see but that are implemented to make VentSim models more reliable and allow us to make more accurate decisions in the simulation of our ventilation systems.

Without further ado, here they are: 5 reasons to upgrade to VentSim DESIGN V5!

1. Audit tool

Available since version 4.5 released in October 2016.

You can find it in Tools > Audit.

Thanks to this tool you can audit your ventilation models which I find especially useful, since it allows me to review the different parameters of the model, minimizing the possibility of errors.

My advice is to generate a series of “good practices” in the mine to guarantee the uniformity of the different mine ventilation models and to not be lead by the tastes of any particular ventilation engineer.

2. Fan digitizer!

Are you still generating the curve of your fan manually? This is a thing of the past! Now you can extract the curve directly from the manufacturer’s catalogue with the additional advantage of conserving the original images of the curve for future reference.

You can find it under Tools > Fans > New > fan digitizer

In 4 simple steps you can generate the curve of your fan:

  1. Select the curve of the fan that you want to digitize.
  2. Define the maximum and minimum limits of the different curves, for example: Flow, pressure, efficiency.
  3. Define the area that is within the limits.
  4. Generate the points by clicking on the curves.

As simple as that.

3. Improvements in the visualization of the graphics and the interface!

Although graphics scaling is available since version 3, the latest version incorporates the graphics scaling into the results palette. Thanks to this simple function it is much easier to manipulate more complex models because it allows to modify the visibility of the different objects of the simulation.

Additionally, the interface uses some new icons with quite clear descriptions of their functionality.

For example, in the previous image you can hardly see the different symbols of the model. With graphics scaling it is possible to increase the size of the icons, thus facilitating the identification of the equipment or fans of the mine.

4. PQ Surveys

As mentioned in the VentSim help, PQ surveys are recognized as the most reliable way to create ventilation models because they use real measurements and avoids using variables such as area, friction, losses, and so on.

It is now possible to directly incorporate the pressure and flow in a specific section of the mine and the software automatically balances the system. Certainly the PQ survey is not the easiest thing to do but it definitely increases the reliability of the results!

5. Howden fan selection tool!

What could be better than the tool for digitizing the fan curves? A tool that also helps you select the fans! Whether you are interested in selecting a Howden fan or simply want to have a reference, this tool is my favorite in this new version of VentSim DESIGN! Its operation is similar to the “search locally for fans” but far more powerful as it allows you to search the Howden database, offering you literally dozens of alternatives!

These are my 5 top reasons why to upgrade to VentSim DESIGN 5! Do you have any other reason you want to share? Or are you interested in learning more about the new version? Do you want to sharpen your skills in VentSim DESIGN? Do not hesitate to contact us for quotations or advice!

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Using The Surface Extruder in Star-CCM+

Mesh generation is still the most critical step in obtaining adequate results in CFD simulations. One of the most efficient way to achieve a good quality mesh while keeping the number of elements low is by using the Extruder Mesh. Below is a summary of the steps to generate an extruded mesh.

First, you must have at least one meshed part as the base for the extrusion, this implies that the part is already assigned to a region, and preferably already has the boundaries assigned.

  1. Select the surface that will be used as the basis for the extrusion: Geometry> Operations> (RC) New> Surface preparation> Surface extruder. This operation creates a new part called “Surface Extruder”. Define the height of the extrusion in “Extrusion Distance”.
  2. Assign the new part to an existing region: Geometry> Parts> Surface Extruder> (RC) Set Region (to the region that is used as the basis for extrusion).
  3. Assign a volume meshing operation to the part that was generated in the Surface Extruder: Geometry> Parts> Surface Extruder> (RC) Create Mesh Operation> Mesh> Volume Extruder. Define the number of layers and the “stretch” factor. Run.
  4. Update interfaces as contacts: Geometry> Parts> (RC) Update Interfaces> Update Contact-Mode Interfaces.
  5. Initialize the newly created interfaces: Interfaces> (RC) Initialize.

This completes the generation of the extrusion. Remember that the Extruded Mesh is a parametric operation that can be updated as required.