Siemens Energy Recurre a NVIDIA para Desarrollar el Digital Twin Industrial de una Central Eléctrica en el Omniverse

El digital twin ofrece mantenimiento predictivo en plantas de energía que podría ayudar a ahorrar a los proveedores de servicios públicos un estimado de $ 1.7 mil millones al año.
por Richard Kerris

Siemens Energy, un proveedor líder de tecnología de plantas de energía en el mercado mundial de un billón de dólares, confía en la plataforma NVIDIA Omniverse para crear digital twins que respalden el mantenimiento predictivo de las plantas de energía.

Al hacerlo, Siemens Energy se une a una ola de empresas de diversas industrias que utilizan digital twins para mejorar sus operaciones. Entre ellos, BMW Group, que tiene 31 fábricas en todo el mundo, está construyendo múltiples digital twins industriales de sus operaciones; y Ericsson está adoptando Omniverse para construir digital twins de áreas urbanas para ayudar a determinar cómo construir redes 5G.

De hecho, se prevé que el mercado mundial de plataformas de digital twins alcancen los 86.000 millones de dólares en 2028, según Grand View Research.

«Las plataformas abiertas de NVIDIA junto con las redes neuronales infundidas en la física aportan un gran valor a Siemens Energy», dijo Stefan Lichtenberger, gerente de cartera técnica de Siemens Energy.

Siemens Energy construye y da servicio a plantas de energía de ciclo combinado, que incluyen grandes turbinas de gas y turbinas de vapor. Los generadores de vapor de recuperación de calor (HRSG) utilizan el calor de escape de la turbina de gas para crear el vapor que se utiliza para impulsar la turbina de vapor. Esto mejora la eficiencia termodinámica de la planta de energía en más del 60 por ciento, según Siemens Energy.

En algunas secciones de un HRSG, una mezcla de vapor y agua puede causar corrosión que podría afectar la vida útil de las piezas del HRSG. El tiempo de inactividad por mantenimiento y reparaciones conduce a la pérdida de oportunidades de ingresos para las empresas de servicios públicos.

Siemens Energy estima que una reducción del 10 por ciento en el tiempo de inactividad planificado promedio de la industria de 5,5 días para los HRSG, necesarios entre otros para verificar la pérdida de espesor de las tuberías debido a la corrosión, ahorraría $ 1.7 mil millones al año.

Simulaciones para Aplicaciones Industriales

Siemens Energy está incorporando la tecnología NVIDIA para desarrollar un nuevo workflow para reducir la frecuencia de paradas planificadas mientras se mantiene la seguridad. Los datos en tiempo real (temperatura de entrada del agua, presión, pH, potencia y temperatura de la turbina de gas) se procesan previamente para calcular la presión, la temperatura y la velocidad tanto del agua como del vapor. La presión, la temperatura y la velocidad se introducen en un modelo de física ML creado con el framework de NVIDIA Modulus para simular con precisión cómo fluyen el vapor y el agua a través de las tuberías en tiempo real.

Las condiciones de flujo en las tuberías se visualizan luego con NVIDIA Omniverse, una plataforma de colaboración y simulación de mundo virtual para flujos de trabajo 3D. Omniverse escala a través de múltiples GPU para ayudar a Siemens Energy a comprender y predecir los efectos agregados de la corrosión en tiempo real.

Acelerando el Desarrollo de Digital Twin

Utilizando los frameworks de software de NVIDIA, que se ejecutan en las GPU NVIDIA A100 Tensor Core, Siemens Energy está simulando los efectos corrosivos del calor, el agua y otras condiciones en el metal a lo largo del tiempo para ajustar las necesidades de mantenimiento. Predecir el mantenimiento con mayor precisión con modelos de machine learning puede ayudar a reducir la frecuencia de las comprobaciones de mantenimiento sin correr el riesgo de fallas. El modelo Modulus PINN escalado se ejecutó en AWS Elastic Kubernetes Service (EKS) respaldado por instancias P4d EC2 con GPU A100.

La construcción de modelos de dinámica de fluidos computacional para cada HRSG lleva hasta ocho semanas cada uno para estimar la corrosión dentro de las tuberías en las plantas de HRSG. Este proceso es necesario para una cartera de más de 600 unidades. Un workflow más rápido utilizando tecnologías NVIDIA puede permitir a Siemens Energy acelerar la estimación de la corrosión de semanas a horas.

NVIDIA Omniverse proporciona una plataforma altamente escalable que permite a Siemens Energy replicar e implementar digital twins en todo el mundo, accediendo potencialmente a miles de GPU NVIDIA según sea necesario.

“El trabajo de NVIDIA como pionero en computación acelerada, plataformas de software de inteligencia artificial y simulación ofrece la escala y la flexibilidad necesarias para los digital twins industriales en Siemen Energy”, dijo Lichtenberger.

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