Projet « Fast Filling » du service R&D de Comac
Dès la création de l’entreprise, en 1990, la vitesse d’enfûtage a toujours été un des principaux objectifs de Comac : au fil des décennies, la capacité de l’entreprise à s’adapter aux tendances du marché et à développer des solutions innovantes lui a permis de travailler avec des entreprises de toutes tailles, des brasseries artisanales aux grands acteurs internationaux du secteur.
Ces résultats ont été obtenus, et continuent de l’être, grâce au service Recherche et Développement de Comac, qui travaille chaque jour pour offrir aux clients des systèmes de plus en plus performants et adaptés à leurs besoins spécifiques.
Cette volonté est également à l’origine du projet le plus récent du service, dont la phase d’étude préliminaire vient de s’achever : « Fast Filling » a été conçu pour augmenter la vitesse d’enfûtage – et donc la productivité – de toutes leurs remplisseuses de fûts.
Aperçu du projet : augmenter la vitesse d’enfûtage
L’objectif du projet « Fast Filling » est d’étudier et de mettre en œuvre des améliorations (mécaniques et logicielles) sur les machines et installations de remplissage de fûts afin d’optimiser la vitesse de remplissage.
Pour la conception, le type de fût le plus couramment utilisé a été pris comme référence, à savoir le fût standard en acier inoxydable.
Le travail était basé sur des simulations MNF (mécanique des fluides numérique) et, dans sa première phase, impliquait une évaluation de la situation réelle, en observant le comportement physique des conduites, des vannes et des têtes actuellement utilisées sur nos remplisseuses de fûts.
Du point de vue de la dynamique des fluides, la situation réelle représente donc le point de départ, mais aussi le point d’arrivée du projet. En effet, toutes les modifications ont été mises en œuvre en tenant compte de la situation réelle.
Les paramètres pris en compte pour définir les modifications appliquées au modèle sont les suivants :
- Gradient de vitesse
- Pertes de charge
- Intensité des tourbillons
Résultats de la simulation « situation réelle »
Approche du problème : comment augmenter la vitesse de remplissage des fûts
Le comportement réel d’une remplisseuse de fûts Comac au cours d’un cycle de remplissage est représenté par le diagramme ci-dessous.
Cycle de remplissage complet – situation réelle
La courbe bleue indique le débit instantané, c’est-à-dire les litres (débit) de produit entrant dans le fût pendant le remplissage. La phase initiale du cycle est caractérisée par un débit presque nul, car la vanne de décharge modulante du CO2 n’est ouverte qu’à la valeur s1. En réglant la vanne sur s2, un transitoire est généré qui amène le système au régime.
La phase finale de remplissage implique la fermeture partielle de la vanne modulante (qui est ramenée à s1), ce qui entraîne un ralentissement du débit. La dernière étape implique la fermeture complète de la vanne modulante et la fermeture simultanée du haut débit puis un passage au débit lent. Cette dernière étape, en particulier, est nécessaire pour garantir la précision du volume total introduit dans le fût avant la fermeture complète de la vanne d’entrée du produit (tête).
Ces données ont constitué la base fondamentale sur laquelle reposent toutes les modifications à apporter afin de diminuer au maximum le temps de remplissage, sous réserve de la possibilité de formation de mousse.
Résultats
Plusieurs modifications ont été conçues pour augmenter la vitesse d’enfûtage :
- Simplification du tracé des conduites
- Remplacement de la vanne de débit haut/bas par une vanne plus performante
- Déplacement et rotation du cylindre de fermeture
Les modifications mises en œuvre ont apporté des améliorations significatives aux paramètres de dynamique des fluides. En particulier, la simplification de la tuyauterie et le remplacement de la vanne de débit haut/bas par une vanne plus performante ont permis de réduire les pertes de charge, tandis que le déplacement et la rotation du cylindre de fermeture ont contribué à réduire le gradient de vitesse ainsi que les turbulences à l’intérieur de la tête.
Résultats de la simulation « modèle modifié »
Le cycle de remplissage amélioré (voir figure ci-dessous) a ensuite été déterminé sur la base d’un calcul d’optimisation, en tenant compte de plusieurs paramètres :
- Le profil d’accélération de la courbe de remplissage dans le transitoire initial a été maintenu constant.
- Le débit au régime a été augmenté en fonction des paramètres de référence de dynamique des fluides (c’est-à-dire les paramètres actuels).
- Bien sûr, la diminution du débit tient compte de la capacité totale du fût.
Suite aux modifications, tous les indicateurs examinés ont atteint les seuils définis lors de la phase initiale.
Conclusions
Après cette phase d’étude, le projet « Fast Filling » est désormais prêt pour une nouvelle étape : le service R&D de Comac testera bientôt les modifications de manière expérimentale sur un banc d’essai.
Si les essais confirment les progrès attendus, les modifications seront immédiatement appliquées sur toutes les remplisseuses de fûts Comac, ce qui permettra d’augmenter la productivité (fûts/heure) de 18 %.
Les clients en tireront donc des avantages concrets : les machines Comac seront encore plus rapides et efficaces et satisferont pleinement les besoins de ceux qui recherchent un système combinant une productivité élevée et une qualité de produit maximale.
Contenu créé par Marketing Co.Mac srl