LA SIMULAZIONE A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI INDUSTRIALI

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Arturo Borghi
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1 Seminario tecnico Hygienic Design delle apparecchiature alimentari 11 Giugno 2010, Centro Santa Elisabetta c/o Campus Universitario di Parma LA SIMULAZIONE A SUPPORTO DELLA PROGETTAZIONE DEGLI IMPIANTI INDUSTRIALI Prof. Ing. Roberto Montanari Gruppo Impianti Industriali Meccanici ING-IND 17

2 SPERIMENTAZIONE PROGETTAZIONE STANDARD ESPERIENZA SIMULAZIONE Dipartimento di Ingegneria Industriale Progettazione un problema complesso IDEA PRODOTTO 15 AZIENDE hanno collaborato a vari livelli nell ultimo anno

(Analitico/numerico) Approccio Teorico Analisi Sperimentale

3 Ottimo Obiettivo B Dipartimento di Ingegneria Industriale DOE (Design of Experiment) Creazione di un modello teorico (Analitico/numerico) Approccio Teorico Analisi Sperimentale Analisi Simulativa Ottimizzazione Z1 Z2 Z1 Z2 Ottimo Obiettivo A

4 Obiettivo: - aumentare la qualità del prodotto - ridurre i costi - prodotto strategico - competitività aziendale STRUMENTO DI PROGETTAZIONE AVANZATA basato sulla SIMULAZIONE DI PROCESSO

5 Leve operative: Geometria Disposizione del prodotto STRUMENTO DI PROGETTAZIONE AVANZATA Tipologie di flusso basato sulla SIMULAZIONE DI PROCESSO Portate in gioco Quantità di prodotto Condizioni al contorno (es. scambio termico)

6 Approccio Metodologico: CFD Analisi numerica Approccio metodologico nella realtà industriale Nuovo tool di progettazione avanzata

7 Risultati: Qualità nel prodotto (trattamento uniforme) Nuovo tool di progettazione avanzata Esperienza virtuale (la simulazione è veloce e poco costosa) Servizio al cliente (il cliente vede prima funzionare l impianto) Abbattere i costi di progettazione Prodotto customizzato (assecondare le esigenze del cliente)

8 Strumenti a supporto di una progettazione igienica: norme EHEDG e strumenti CFD Norme EHEDG: Zone morte: l d Rif.: EHEDG, Doc. 10, Progettazione igienica di un apparecchiatura chiusa per la lavorazione di alimenti allo stato liquido.

9 Strumenti a supporto di una progettazione igienica: norme EHEDG e strumenti CFD

10 Strumenti a supporto di una progettazione igienica: norme EHEDG e strumenti CFD

11 Strumenti a supporto di una progettazione igienica: norme EHEDG e strumenti CFD

12 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Concentrazione soluzione pulente Temperatura soluzione pulente Azione meccanica soluzione pulente CIP efficace

13 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Temperatura l/d=1,75 acqua 95 C

14 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Coibentazione zona morta Andamento della T nel tempo nel punto 1 (non coibentato) Andamento della T nel tempo nel punto 1 (coibentato)

15 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Temperatura l/d=0,75 acqua 95 C

16 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD

17 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Sforzo di taglio a parete (WSS) Fluttuazione sforzo di taglio a parete (FR) Azione meccanica soluzione pulente Altamente pulibile: WSS FR Difficilmente pulibile WSS FR

Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Valutazione dell indice di fluttuazione dello sforzo di taglio [FR] con simulazione CFD: 1.

18 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Valutazione dell indice di fluttuazione dello sforzo di taglio [FR] con simulazione CFD: 1. Indice di turbolenza [TI] 2. Confronto con Indice di fluttuazione [FR] (sperimentale) 3. Interpolazione con dati sperimentali per definire la relazione tra TI e FR

19 Cleaning In Place: previsione della pulibilità con strumenti CFD Conclusioni: Valutazione dell efficacia del CIP grazie all utilizzo di strumenti CFD; Riduzione numero prove sperimentali; Possibilità di valutare la pulibilità dei componenti già in fase di progettazione. Contatti ING-IND/17 Simulazione di Processo Prof. Ing. Roberto Montanari Ing. Giuseppe Vignali Department of Industrial Engineering University of Parma V.le delle Scienze 181/A - campus universitario Parma tel , fax

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