Simulación Electromagnética con ANSYS para el diseño electrónico. (II ed.)

Lugar celebración

OnLine (presentación presencial u online síncrona)
Nota: Dado que la Universidad de Granada ha declarado el viernes 13 como día no lectivo, el curso NO empezará este viernes como estaba previsto. El director del curso enviará un correo electrónico a todas las personas inscritas dándoles las indicaciones pertinentes

Dirección

Prof. Andrés Roldán Aranda
Prof. Titular Universidad – Grupo Electrónica Aeroespacial

Coordinación

Prof. Juan Francisco Gómez Lopera
Prof. Titular Universidad – Dpto. Física Aplicada

Reconocimiento de créditos

Nota: La información sobre el reconocimiento de créditos, puede consultarse en el siguiente enlace: reconocimiento de créditos

Este curso será reconocido en los siguientes Grados de la Universidad de Granada:

4 créditos ECTS OPTATIVOS en la ETS de Ingenierías Informáticas y Telecomunicaciones en el Grado en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicaciones
2 créditos ECTS OPTATIVOS en la Facultad de Ciencias en el Grado en Física
3 créditos ECTS OPTATIVOS en la Facultad de Ciencias en el Grado en Ingeniería Electrónica Industrial
3 créditos ECTS OPTATIVOS en la Facultad de Ciencias en el Grado en Química

Introducción

El diseño de productos electrónicos requiere en la actualidad, un estudio detallado de la compatibilidad electromagnética del citado producto con el ambiente que le rodea. Debido a que los costes de fabricación de un prototipo son muy altos, es necesario poder realizar todas las simulaciones en fase de modelo.

Hoy en día, el uso de simuladores en las fases tempranas del desarrollo de productos industriales es fundamental. A modo de ejemplo, existen simulaciones térmicas para poder describir con realismo el comportamiento de tuberías e instalaciones, simulaciones mecánicas para predecir el comportamiento de un producto frente a ensayos de impacto, incluso simulaciones de fluidos para estudiar cómo se dispersan los contaminantes en la atmósfera; todas ellas con la única ayuda de una computadora y el software de simulación.

En este curso, se va a introducir un simulador para poder modelar el comportamiento electromagnético de diferentes geometrías y productos electrónicos. En el mercado existen diferentes simuladores electromagnéticos profesionales que comparten el mismo procedimiento de simulación, velocidad de convergencia y exactitud en los datos. Uno de los simuladores que más aceptación tiene en el mercado profesional, es HFSS incluido en la suite que ofrece el fabricante ANSYS, y que para ambientes universitarios permite el uso de una licencia de estudiante gratuita durante 12 meses.

A continuación, se muestra un listado básico de las simulaciones que serán realizadas durante el curso:

• Simulación de elementos electromagnéticos distribuidos.
• Simulación de antenas.
• Simulación de reflectores parabólicos para productos.
• Simulación de antenas en teléfonos móviles.
• Simulación de cableado de radiofrecuencia.
• Simulación de efectividad de blindajes electromagnéticos.
• Simuladores de partículas y efectos sobre superficies.
• Simulaciones de acoplamientos entre partes de circuitos.
• Simuladores de circuitos de radiofrecuencia.
• Simulaciones de sistemas de transmisión sobre medios de transporte.

Las capacidades de la versión de estudiante, nos permiten introducir al asistente en un amplio conjunto de escenarios de simulación, de modo que, podemos acercarnos al modelado electromagnético básico requerido durante los ensayos de compatibilidad electromagnética necesarios de manera previa al lanzamiento de un producto al mercado.

Aunque el conjunto de simulaciones es muy amplio, nos centraremos en un itinerario de simulaciones en modelos de aparatos eléctricos y electrónicos que puedan verse afectados por perturbaciones electromagnéticas o afectar a otros equipos con las perturbaciones generadas por éste. El conocimiento de las magnitudes obtenidas por el simulador en los diferentes escenarios, nos permitirán entender la normativa (2014/30/CE) y establecer si se respetan o no, las exigencias incluidas en esta norma, conducente a la obtención del marcado CE de un producto electrónico del mercado común europeo.

Los conceptos necesarios para la realización de las simulaciones, serán introducidos por los docentes durante las sesiones prácticas. Se facilitarán las guías de simulación para que los procedimientos queden documentados correctamente. Se propondrán actividades de simulación después de cada sesión, que el asistente desarrollará de manera individual y subirá a la plataforma, para su evaluación por parte del equipo docente.

De manera adicional, en algunos casos en los que se realicen simulaciones electromagnéticas que resuelvan problemas con solución teórica analítica, se realizarán los cálculos usando herramientas gratuitas como Jupyter Notebooks, que son utilizadas ampliamente en las asignaturas impartidas en grados y máster de carreras técnicas. En el caso de que algún asistente desconozca el uso de esta herramienta, se realizará una introducción a su correcto uso y se le facilitará una batería de ejemplos documentados.

Competencias del alumnado

a) El alumnado comprenderá cómo las ecuaciones del electromagnetismo se plantean en un simulador dentro de una computadora.
b) El alumnado podrá comparar los resultados del simulador con las soluciones analíticas de problemas con solución analítica.
c) El alumnado comprenderá la metodología de planteamiento de las actividades de simulación y refinamiento de las soluciones.
d) El alumnado será capaz de realizar simulaciones electromagnéticas usando HFSS de ANSYS en versión estudiante para incluir tanto dispositivos 2D como volumétricos 3D.
e) El alumnado comprenderá las cantidades básicas del campo electromagnético, para problemas con fronteras abiertas, campos irradiados, cercanos y lejanos. Impedancias características del puerto y constantes de propagación. Parámetros S generalizados y parámetros S normalizados para especificar las impedancias del puerto.
f) El alumnado sabrá plantear y desarrollar simulaciones electromagnéticas de diferentes productos electrónicos.
g) El alumnado comprenderá cómo se realizan los ensayos de compatibilidad electromagnética para obtención del marcado CE en productos electrónicos.

Referencia metodológica

Para facilitar la asistencia al curso de profesionales con residencia fuera de Granada, el curso se realizará a través de la Plataforma Google Meet que ofrece la Universidad de Granada. Las realización de las simulaciones está normalmente exenta de problemas y en caso de que algún asistente tenga un problema, se le solicita compartir su escritorio remoto para ver qué prodecimiento no está respetando para la correcta realización de la simulación. Esta metodología ya ha sido usada por los docentes en otra formación impartida en la UGR sin problemas.

Método de evaluación

1. Se realizarán entregas de las actividades de simulación en el Google ClassRoom del curso. Se realizarán 10 tareas de simulación en total. (60% nota final).
2. El estudiante desarrollará un proyecto integrado de simulación donde se analizará un caso real aplicando los conocimientos obtenidos durante el curso. Se elaborará un informe final. (40% nota final)
3. Requisito indispensable para obtener calificación final: Asistencia del 80%.

Cualificación personal o empleos a los que da acceso

• Simulación electromagnética en sector aeroespacial.
• Simulación electromagnética en empresas de diseño/fabricación de productos electrónicos.
• Simulación electromagnética en aceleradores de partículas.
• Preparación de informes/simulaciones electromagnéticas previas a la realización de ensayos sujetos a la norma 2014/30/CE.

Idiomas utilizados

Castellano