El Centro de Investigación y Desarrollo en Automoción (Cidaut) es una fundación independiente sin ánimo de lucro integrada en la Red de Centros Tecnológicos de Castilla y León. Desde el Parque Tecnológico de Boecillo (Valladolid), Cidaut fomenta el uso de la tecnología, el diseño y la fabricación de nuevos productos, así como la elaboración de nuevos programas avanzados para la mejora de todo el proceso industrial.
Desde esta perspectiva, una parte importante del éxito del centro se basa a la metodología innovadora utilizada, que se basa en tres pilares fundamentales: caracterización de los materiales, simulación virtual de su comportamiento y validación experimental. Casi una década después de su fundación los logros obtenidos han consolidado a Cidaut como uno de los principales referentes nacionales en el campo del automóvil.
Durante las últimas décadas, los constructores de automóviles han trabajado eficazmente para la mejora de los vehículos, a través de importantes modificaciones en su diseño y características.
En este campo, la simulación numérica se utiliza extensivamente para todo tipo de aplicaciones. Dicha simulación conlleva una serie de beneficios a la hora de desarrollar y optimizar un componente como, por ejemplo, conocer cuáles son las zonas críticas de una pieza antes de ser ensayada o estimar variables de difícil medición experimental.
El uso extensivo de las herramientas de simulación y su implementación en el proceso de diseño y desarrollo de los nuevos vehículos viene también ligado al aumento del número de requerimientos que deben pasar antes de salir al mercado. Considerando sólo los requerimientos de seguridad, existen actualmente una gran cantidad de diferentes tipos de ensayos de choque con distintas configuraciones que han ido añadiéndose progresivamente a los cuadernos de cargas de los vehículos, de tal manera que asegurar el cumplimiento de todos ellos mediante procedimientos de ensayo y error haría inviable, por costes y tiempo, cualquier nuevo desarrollo.
El segundo factor que ha contribuido de manera decisiva a la expansión de las herramientas de cálculo numérico ha sido el enorme avance que se ha producido en la capacidad y disponibilidad de recursos masivos de cálculo. La evolución del mercado de supercomputación en las últimas décadas ha hecho posible que la simulación haya pasado de ser una simple herramienta de investigación a estar plenamente integrada en la mayoría de aplicaciones y procesos industriales. Los fabricantes de automóviles han aumentado notablemente su potencia computacional, dándose casos concretos de aumentos del 500 por ciento respecto de los recursos destinados a este fin hace tan sólo diez años.
Para ejemplificar la evolución sufrida por el rendimiento de los procesadores utilizados, baste decir que un modelo que requería 2.000 horas de cálculo en 1983, demandaba cinco años más tarde tan sólo treinta minutos de trabajo de un solo procesador. A día de hoy, y gracias al desarrollo de la computación en paralelo, modelos de simulación de choque de un vehículo completo con millones de grados de libertad y grandes no linealidades se ejecutan a lo largo de pocas horas de cálculo.
Dentro de este marco de trabajo, Cidaut ha apostado por un modelo que fuera capaz de adaptarse a sus necesidades tecnológicas basadas en la versatilidad y potencia de los medios de cálculo utilizados. Gracias a los acuerdos alcanzados con Hewlett-Packard, que se remontan al nacimiento del centro, se ha conseguido elaborar una estructura basada en servidores, almacenamiento y estaciones de trabajo que aporta, según Álvaro García, responsable del departamento de Tecnologías de la Información, “excelentes prestaciones a nuestro trabajo diario”.
Los campos de diseño y simulación son muy variados y exigentes. Cidaut trabaja con numerosas herramientas de software CAD/CAM/CAE con diferentes requisitos de configuración en cada caso.
Para preprocesado y postprocesado de los modelos de cálculo, las estaciones de trabajo HP Visualize con procesador PA-RISC a 552 MHz se convierten en un puesto de trabajo “idóneo, dado que combinan un alto rendimiento al ejecutar varias aplicaciones mientras se visualizan simultáneamente modelos CAE en 3D”, en opinión de García.
En un estadio superior, la misma familia de estaciones con procesador dual proporcionan un buen rendimiento en cálculo con aplicaciones disimulación, así como en la visualización de modelos CAE 3D con un elevado número de elementos, lo que permite trabajar simultáneamente en el análisis o modificación del modelo, mientras en paralelo se ejecuta el cálculo.
Finalmente, y para aplicaciones en que se demanda una alta capacidad de cálculo, Cidaut cuenta con equipos HP Server rp5470 con 4 procesadores PA-RISC a 650 MHz que ofrecen “la potencia necesaria para realizar simulaciones de choque de vehículo completo (incluyendo no sólo el comportamiento de las estructuras, sino también la modelización de los ocupantes y el comportamiento de los elementos de protección del vehículo) en menos de una jornada o desarrollar aplicaciones basadas en cálculos estocásticos en los que con frecuencia son necesarios recursos masivos de cálculo”. Esta arquitectura de alta capacidad se verá potenciada con la próxima instalación de nuevos servidores HP basados en microprocesadores Itanium 2.
Los proyectos de investigación demandan también soluciones de almacenamiento de alta escalabilidad. A modo de ejemplo, los resultados completos de un solo modelo de cálculo de crash de un vehículo requieren de al menos 1 gigabyte de capacidad de almacenamiento. Por este motivo, afirma García, “Cidaut acaba de implantar una solución de almacenamiento NAS HP StorageWorks 2000, que aporta una alta disponibilidad y rendimiento y que es capaz de escalar para adaptarse a nuestras necesidades actuales y futuras”.
Para la estructura de bases de datos y sus aplicaciones, el centro utiliza una red de área de almacenamiento (SAN) con una cabina de discos Virtual Array 7100, “tecnología que nos garantiza un alto rendimiento y disponibilidad gracias a su redundancia de componentes y al respaldo proporcionado por un sistema de copia de seguridad automatizado y programado”.
Una de las aplicaciones fundamentales, tanto desde el punto de vista de servidores de cálculo como de estaciones de trabajo, es la línea de investigación de seguridad en automoción que se enfoca a la optimización de los componentes estructurales de los vehículos y del comportamiento de los sistemas de protección del ocupante en caso de choque. En este sentido, a partir de la caracterización de los materiales involucrados, los ensayos y la utilización de software específico para la simulación de impactos (Pam-Crash, LS-Dyna, Radioss, Madymo) se han realizado, mediante simulación numérica, las validaciones completas del comportamiento estructural de componentes del coche y de los sistemas de protección de los ocupantes.
En otras áreas como las de simulación acústica y vibraciones, mecánica de fluidos o transformación de materiales plásticos, Cidaut utiliza los programas más avanzados y más estándares del mercado
