Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Meccanica Sede di Forlì

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1 Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Meccanica Sede di Forlì STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI UN GRUPPO BOLLITORI E CARICATORE DI UNA MACCHINA AUTOMATICA VENDING PER LA COTTURA DELLA PASTA CANDIDATO Francesco Giancola RELATORE Prof. Ing. Luca Piancastelli CORRELATORI Prof. Ing. Gianni Caligiana Dott. Ing. Alessandro Ceruti Anno Accademico 2009/2010 III Sessione

2 Semplificare il prototipo di macchina vending per la cottura della pasta, già esistente, tenendo conto delle seguenti esigenze di mercato: 1. Tempo di cottura pari alla metà di quello riportato sulla confezione 2. Auto- alimentazione idrica 3. Incrementare la pulizia della macchina 4. Facilità di manutenzione

3 1. Potenza installata: max 2,5 kw 2. Tipo di pasta utilizzata: solo spaghetti 3. Porzioni: 70 gr 4. Tempo medio di cottura: 4 min 5. Autonomia della macchina: minimo 150 piatti 6. Ingombri ridotti

4 Consiste nella cottura della pasta in acqua a temperature superiori ai 100 C e a diversi bar di pressione 1. Riduzione dei tempi di cottura fino a metà 2. L amido non si disperde in acqua ma è trattenuto all interno della pasta 3. L acqua di cottura risulta più pulita

5 SISTEMA SELEZIONE PASTA 1 PENTOLA 4 BAR 140 C 2 PENTOLA 1 BAR 110 C RIBALTATORE PNEUMATICO 3 PENTOLA 1 BAR 90 C

6 1. Macchina molto ingombrante 2x2x1,5 2. Dipendenza dalla rete idrica dell acquedotto 3. Difficoltà per la pulizia e la manutenzione 1. Separazione del trattamento acqua dal processo di cottura 2. Presenza della pasta in una sola camera 3. Previsione di una quantità d acqua da utilizzare per la pulizia 4. Reintegro dell acqua post-pulizia per ottenere recupero termico

7 BOCCIONI ELETTROVALVOLA IMMISSIONE ACQUA PENTOLA AUTOCLAVE 1 BOLLITORE POMPA 2 BOLLITORE RAMO REINTEGRO SEZIONE STUDIATA IN QUESTA TESI SEZIONE STUDIATA DA PIZZARELLO

8 Avviene mediante l utilizzo di boccioni commerciali per la distribuzione di acqua potabile BOCCIONI VALVOLA WATER SAFE CUSCINETTO ASSIALE CANNOTTO DI COLLEGAMENTO TELAIO COLLETTORE ROTANTE ELETTROVALVOLA 1 BOLLITORE

9 Il materiale utilizzato per il collettore è il polietilene a media densità. SUPERFICI VINCOLATE AL CANNOTTO SUPERFICI IN BATTUTA SUL CUSCINETTO

10 215 N 215 N 215 N

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12 La capacità accumulata nei bollitori viene determinata in base alla norma UNI 9182, che fissa i criteri minimi di progettazione degli impianti per la produzione di acqua calda. 1. Temperatura di accumulo 2. Temperatura di utilizzo 3. Tempo di preriscaldamento (ipotizzato in relazione alle potenze) 4. Localizzazione dei periodi di punta con relativa durata 5. Volumi d acqua in uscita verso le utenze

13 13 PIATTI

14 VOLUME PRIMO BOLLITORE (15 l) INGRESSO ACQUA 15 C VALVOLA JOLLY COIBENTAZIONE TAPPO DI SFIATO RISCALDAMENTO RESISTENZA FINO 1,3 A kw 90 USCITA ACQUA 90 C

15 VOLUME SECONDO BOLLITORE (6 l) ACQUA A 90 ACQUA A 140 RESISTENZA 700 W RISCALDAMENTO A 140

16 14 MIN Questo è il tempo che servirebbe a scaldare la massa d acqua nel primo bollitore a regime in assenza di recupero: questi 14 min si sovrappongono a tre cicli di cottura, resterebbero SECONDO BOLLITORE dunque 30 secondi di disavanzo che causerebbero un fermo macchina: PRIMO BOLLITORE tale gap sarà annullato grazie al recupero termico di tre cicli.

17 Per il calcolo delle pressioni di equilibrio all interno dei vari serbatoi si è proceduto con un algoritmo ricorsivo all indietro mediante l applicazione dell equazione di Bernoulli 1. Pressione imposta in camera di cottura (4 bar) 2. Carichi piezometrici 3. Perdite di carico distribuite 4. Perdite di carico concentrate

18 IN PENTOLA ELETTROVALVOLA FILTRO RIDUTTORE A CARTUCCIA DI 2/2 NC PRESSIONE

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20 ACQUA 90 RAMO DI RECUPERO POMPA VALVOLE A PALETTE DI INTERCETTAZIONE Q MANUALI = 5.5 l/min AUTOCLAVE COIBENTATO VALVOLA DI RITEGNO

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23 CILINDRO PIATTO PARATIA DISTANZIALE

24 Forza teorica a 6 bar, Corsa Diametro pistone 7,5 N in trazione 10 mm 2,5 mm Diametro equivalente

25 SCIVOLO CILINDRO

26 Forza teorica a 6 bar, in spinta N Corsa mm (125) Diametro pistone 12 mm

27 REGOLATORI DI FLUSSO GRUPPO TRATTAMENTO ARIA ELETTROVALVOLA 3/2 MONOSTABILE ELETTROVALVOLA 5/2 MONOSTABILE

28 La macchina è in grado di produrre fino a 230 piatti in autonomia se funzionante a regime; Non sono previsti fermi macchina, se non dovuti a manutenzioni, rifornimenti o malfunzionamenti; E stato previsto un ciclo di pulizia dopo ogni ciclo di cottura; La facilità di manutenzione è stata migliorata grazie al ridotto numero di componenti e all accessibilità di tutto l impianto dal fronte macchina.

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