Caratterizzazione del raffreddamento nello stampaggio a compressione di preforme in PET: confronto tra coefficienti di scambio sperimentali e teorici

Il presente lavoro di tesi si inserisce in un progetto di ricerca sullo sviluppo del processo di produzione di vasetti di yogurt in polietilene-tereftalato (PET), materiale con il più alto tasso di riciclo in ambito food, in ottica di un’economia circolare. Tali vasetti si ottengono a partire da preforme in PET prodotte per stampaggio continuo a compressione (CCM) di cui Sacmi è leader mondiale nella produzione dei macchinari. Il lavoro consiste nella caratterizzazione del processo di scambio termico durante la fase di raffreddamento dello stampo dei macchinari CCM, fase fondamentale della formatura, determinando sperimentalmente i coefficienti di trasporto convettivi e confrontandoli con quelli calcolabili da correlazioni teoriche, col fine ultimo di valutare possibili margini di ottimizzazione del processo in esame. La determinazione sperimentale del coefficiente di trasporto nel canale di raffreddamento dello stampo richiede la misura della temperatura all’interfaccia parete/fluido, che risulta particolarmente problematica. Perciò, è stato progettato un banchetto di prova sensorizzato, sul quale, oltre ad effettuare misure di temperatura, dalle quali è emerso che un sensore a infrarossi è uno strumento idoneo, sono state condotte anche prove di scambio termico per ricavare i coefficienti sperimentali al variare della portata d’acqua di raffreddamento alimentata. Dal confronto coi coefficienti teorici è risultato che la correlazione adatta a rappresentare lo scambio termico è quella di Sieder-Tate, valida nella regione di ingresso. È stata quindi sensorizzata anche la macchina CCMPROT a singolo stampo per la produzione di preforme in PET per ricavare i coefficienti sperimentali nelle condizioni di processo tipiche delle macchine industriali. Dalle prove condotte è emerso che la correlazione di Sieder-Tate descrive correttamente anche il processo di raffreddamento dello stampo e, perciò, può essere utilizzata in ottica di analisi ed ottimizzazione del processo.