Analisi e modellazione di un sistema pneumatico di una linea automatica per la chiusura secondaria di bottiglie = Analysis and modelling of a pneumatic system of an automatic line for bottles' secondary sealing

La presente tesi si pone l’obiettivo di studiare, modellare e analizzare un sistema pneumatico, inserito all’interno di una linea automatica per la chiusura secondaria di bottiglie di vino e spumante. In particolare, il macchinario oggetto di studio è di proprietà della Robino&Galandrino, un’azienda con sede a Canelli, specializzata nella produzione di capsulatrici e gabbiettatrici. Il fine ultimo di questo lavoro è quello di migliorare l’efficienza di alcuni componenti del macchinario, riducendo il consumo di aria compressa, ma allo stesso tempo identificare anche una soluzione per diminuire il rumore emesso da due ugelli presenti all’interno della linea. Innanzitutto, è stato necessario comprendere a fondo il funzionamento del macchinario, identificare tutti i componenti in gioco, le loro dimensioni e conoscere tutte le pressioni di alimentazione dei singoli componenti. Ognuno di essi svolge una precisa operazione, sincronizzata con tutte le altre; di conseguenza, anche la durata di esse è stata fornita dall’azienda con estrema precisione. Sfruttando questi dati, è stato possibile costruire dei modelli grazie al software Simcenter Amesim ed eseguire delle simulazioni per stimare i consumi di ogni operazione, individuando la meno efficiente. In seguito, è stata eseguita un’analisi parametrica su due modelli, modificando pressione di alimentazione e sezione ristretta dell’ugello, al fine di studiare l’andamento della portata al variare di questi parametri. Successivamente, l’attenzione è stata rivolta sulla rumorosità della macchina, in particolare quella di due ugelli, che generano un getto d’aria impulsivo, sfruttato per movimentare le capsule. Dopo una ricerca bibliografica sullo stato dell’arte, è stato realizzato un nuovo prototipo di ugello, che sostituisca quello presente, prodotto da una azienda esterna; il secondo ugello invece è prodotto direttamente dalla Robino&Galandrino, è stato oggetto di simulazioni CFD, realizzate grazie al software Ansys Fluent e sottoposto a prove sperimentali per verificare la validità dei risultati ottenuti. Una volta validato il modello, è stato possibile condurre un’analisi parametrica su di esso, al fine di ridurre la turbolenza del getto. Grazie alle simulazioni eseguite sulle singole operazioni è stata individuata l’operazione meno efficiente; per diminuire il consumo di aria è stata abbassata la pressione di alimentazione della singola operazione ed è stato verificato il corretto funzionamento del macchinario, anche dopo la modifica della pressione, direttamente su una linea di produzione di un cliente. Per quanto riguarda il rumore, è stato realizzato grazie a una stampante 3D un prototipo del nuovo ugello modellato ed è stato testato, confrontandolo con l’ugello attuale, dimostrando una minore rumorosità. Le analisi parametriche sul secondo ugello hanno invece permesso di concludere che prolungare la lunghezza dei condotti terminali genera una minore turbolenza nel flusso all’uscita dell’ugello e quindi un minor rumore.