Proyecto «Fast Filling» del Departamento de I+D de Comac
Desde su fundación en 1990, la rapidez en el llenado de la cerveza ha sido siempre uno de los principales objetivos de Comac. A lo largo de las décadas, la capacidad de la empresa para adaptarse a las tendencias del mercado y su capacidad para desarrollar soluciones innovadoras le han permitido trabajar con empresas de todos los tamaños, desde cervecerías artesanales hasta grandes actores internacionales del sector.
Estos resultados se han conseguido, y se siguen consiguiendo, también gracias al departamento de Investigación y Desarrollo de Comac, que trabaja cada día para ofrecer a los clientes sistemas cada vez más eficaces y adaptados a cada necesidad.
Este deseo también dio origen al proyecto más reciente del departamento, que ha completado la fase de estudio preliminar:«Fast Filling», diseñado para aumentar la velocidad de llenado y, por tanto, la productividad, de todas sus llenadoras.
Objetivo del proyecto: aumentar la velocidad de llenado
El objetivo del proyecto «Fast Filling» es investigar y aplicar mejoras (mecánicas y de software) en máquinas y plantas de llenado para optimizar la velocidad de llenado de los barriles.
Para el diseño, se tomó como referencia el tipo de barril más utilizado, es decir, el barril estándar de acero inoxidable.
El trabajo se basó en simulaciones CFD (Computational Fluid Dynamics) y en su primera fase consistió en una evaluación del estado real de las cosas, observando el comportamiento físico de los tubos, válvulas y cabezales utilizados actualmente en nuestras llenadoras.
El estado actual, desde un punto de vista fluido-dinámico, supone por tanto el punto de partida, pero también el punto final del proyecto. Todos los cambios se aplicaron teniendo en cuenta la situación actual.
Los parámetros que se han tenido en cuenta a la hora de definir los cambios aplicados al modelo son:
- Gradiente de velocidad
- Pérdidas de carga
- Intensidad del vórtice
Simulación de resultados «estado de la cuestión»
Planteamiento del problema: cómo aumentar la velocidad de llenado de los barriles
El comportamiento real de una llenadora Comac en un ciclo de llenado se representa en el diagrama siguiente.
Ciclo completo de llenado – estado de la cuestión
La curva azul indica el caudal instantáneo, es decir, la cantidad de litros (caudal) de producto que entra en el barril durante el llenado. La fase inicial del ciclo se caracteriza por un flujo casi nulo, ya que la válvula de control modulante de la descarga de CO2 solo se abre en el valor s1. Modulando la válvula en s2, se genera un transitorio que lleva el sistema al estado estacionario.
La fase final de llenado implica el cierre parcial de la válvula de control modulante (que se vuelve a situar en s1), lo que provoca una ralentización del caudal. El último paso implica el cierre completo de la válvula de control modulante y el cierre simultáneo del caudal alto con el consiguiente paso a caudal lento. Este último paso, en particular, es necesario para garantizar la exactitud del volumen total introducido en el barril antes de que la válvula de entrada de producto (cabezal) se cierre completamente.
Estos datos constituyeron la base fundamental en la que se apoyaron todas las modificaciones a realizar, con el objetivo de disminuir al máximo el tiempo de llenado, compatible con la posibilidad de formación de espuma.
Resultados
Se diseñaron varias modificaciones para aumentar la velocidad de llenado:
- Simplificación del trazado de los tubos
- Sustitución de la válvula de caudal alto/bajo por otra de mejor rendimiento
- Traslación y rotación del cilindro de cierre
Los cambios aplicados han supuesto mejoras significativas en los parámetros fluidodinámicos. En particular, la simplificación del trazado de los tubos y la sustitución de la válvula de alto/bajo caudal por otra de mejor rendimiento han reducido las pérdidas de presión, mientras que la traslación y rotación del cilindro de cierre han contribuido a reducir el gradiente de velocidad, así como las turbulencias en el interior del cabezal.
Simulación de resultados «modelo modificado»
A continuación, se determinó el ciclo de llenado mejorado (véase la figura siguiente) a partir de un cálculo de optimización, teniendo en cuenta una serie de parámetros:
- El perfil de aceleración de la curva de llenado en el transitorio inicial se mantuvo constante.
- El caudal en estado estacionario se aumentó en función de los parámetros fluidodinámicos de referencia (es decir, los actuales).
- La disminución del caudal, por supuesto, tiene en cuenta la capacidad total del barril.
Tras los cambios, todos los indicadores examinados alcanzaron los umbrales definidos en la fase inicial.
Conclusiones
Tras esta fase de estudio, el proyecto «Fast Filling» está listo para dar un paso más: el departamento de I+D de Comac probará en breve las modificaciones de forma experimental en un banco de pruebas.
Si las pruebas confirman los progresos esperados, los cambios se aplicarán inmediatamente en todas las llenadoras Comac, lo que permitirá un aumento de la productividad (barriles/hora) del 18 %.
Los beneficios para los clientes serán, por tanto, tangibles: las máquinas Comac serán aún más rápidas y eficientes, perfectas para las necesidades de quienes buscan un sistema que combine alta productividad y máxima calidad del producto.
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