Più velocità di infustamento per maggiore produttività: il Progetto Fast Filling del Reparto Ricerca & Sviluppo Comac
Fin dalla fondazione dell’azienda, nel 1990, l’infustamento è il core business di Comac: lungo i decenni, la capacità dell’azienda di adattarsi alle tendenze di mercato e la capacità di elaborare soluzioni innovative ha reso possibile la nostra collaborazione con realtà di ogni dimensione, dalle craft breweries ai grandi players internazionali del settore.
Questi risultati sono stati raggiunti, e continuano ad esserlo, anche grazie al reparto Ricerca e Sviluppo Comac che ogni giorno lavora per offrire ai clienti impianti sempre più performanti e adatti alle esigenze specifiche di ciascuno.
Da questa volontà è nato anche il progetto più recente del reparto, che ha concluso la fase preliminare di studio: Fast Filling, pensato per aumentare la velocità di riempimento – e dunque la produttività – di tutte le nostre infustatrici.
Panoramica del progetto
L’obiettivo del progetto Fast Filling è di indagare e implementare miglioramenti (di tipo meccanico e di software) su macchine e impianti di infustamento per ottimizzare il tempo necessario ad eseguire un ciclo di riempimento completo.
Per il progetto è stato preso come riferimento il tipo di fusto più usato, ossia quello standard in acciaio inox.
Il lavoro si è basato sulle simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics) e nella sua prima fase ha previsto una valutazione dello stato di fatto, osservando il comportamento fisico di piping, valvole e testata attualmente impiegate nelle nostre infustatrici.
Lo stato di fatto, dal punto di vista fluidodinamico, rappresenta quindi il punto di partenza, ma anche il punto di arrivo del progetto. Tutte le modifiche, infatti, sono state implementate tenendo come riferimento la condizione attuale.
I parametri presi in considerazione nel definire le modifiche applicate al modello sono:
- Gradiente di velocità
- Perdite di carico
- Intensità dei vortici
Risultati simulazione “stato di fatto”
Approccio al problema
L’attuale comportamento di un’infustatrice Comac in un ciclo di riempimento è rappresentato dallo schema sottostante.
Ciclo completo di riempimento – stato di fatto
La curva di colore blu indica il flusso istantaneo, cioè la quantità di litri (portata) di prodotto in ingresso al fusto durante il riempimento. La fase iniziale del ciclo è caratterizzata da un flusso pressocché nullo, visto che la valvola modulante di scarico CO2 viene aperta solo al valore s1. Modulando la valvola ad s2, si genera un transitorio che porta il sistema in condizioni di regime.
La fase finale di riempimento prevede la parziale chiusura della valvola modulante (che viene riportata ad s1) comportando di conseguenza un rallentamento del flusso. L’ultimo step prevede la totale chiusura della valvola modulante e la contemporanea chiusura dell’alto flusso con conseguente passaggio al flusso lento. Questo passaggio finale, in particolare, è necessario per garantire la precisione di volume totale immesso nel fusto prima che la valvola di ingresso prodotto (testata) si chiuda completamente.
Questi dati sono stati la base fondamentale su cui poggiare tutte le modifiche da apportare, con l’obiettivo di diminuire il più possibile il tempo di riempimento, compatibilmente con la possibilità di formazione di schiuma.
Risultati
Per raggiungere l’obiettivo sono state progettate diverse modifiche:
- semplificazione del percorso di tubazioni
- sostituzione della valvola alto/basso flusso con una più performante
- traslazione e rotazione del cilindro di chiusura
Le modifiche implementate hanno apportato significativi miglioramenti sui parametri fluidodinamici.
In particolare, la semplificazione del percorso di tubazioni e la sostituzione della valvola alto/basso flusso con una più performante hanno ridotto le perdite di carico, mentre la traslazione e rotazione del cilindro di chiusura hanno contribuito a ridurre il gradiente di velocità nonché le turbolenze all’interno della testata.
Risultati simulazione “modello modificato”
Il ciclo di riempimento migliorato (vedi figura sottostante) è stato quindi determinato sulla base di un calcolo di ottimizzazione, tenendo conto di alcuni parametri:
- il profilo di accelerazione della curva di riempimento nel transitorio iniziale è stato mantenuto costante.
- la portata a regime è stata maggiorata rispettando i parametri fluidodinamici di riferimento (cioè quelli attuali).
- la decrescita del flusso, ovviamente, tiene conto della capacità totale del fusto.
A seguito delle modifiche, tutti gli indicatori presi in esame rispettavano le soglie definite in fase iniziale.
Conclusioni
A seguito di questa fase di studio, il progetto Fast Filling è ora pronto per un ulteriore step: presto l’Ufficio Ricerca e Sviluppo Comac testerà le modifiche sperimentalmente, attraverso un banco di prova.
Qualora i test confermino i progressi attesi, le modifiche saranno immediatamente applicate su tutte le infustatrici Comac, permettendo un aumento di produttività (fusti/ora) del 18%.
I benefici per i clienti saranno dunque tangibili: le macchine Comac saranno ancora più veloci ed efficienti, perfette per le esigenze di chi cerca un impianto che coniughi alta produttività e massima qualità del prodotto finito.