Progettazione e validazione di traiettorie anti-sloshing per macchine riempitrici in ambiente asettico

L’argomento trattato in questa tesi riguarda lo sloshing, ovvero il moto di un liquido all’interno di un contenitore, anch’esso in movimento. In particolare, il pelo libero è eccitato dall’accelerazione a cui è soggetto il recipiente. Questo fenomeno è stato analizzato su una macchina riempitrice automatica, prodotta da IMA, progettata per elaborare flaconi contenenti liquido farmaceutico in cui lo sloshing comporta diverse problematiche. L’obiettivo è evitare la fuoriuscita del liquido dai flaconi durante la fase di avanzamento e migliorare l’accuratezza del controllo peso. Quest’ultima è particolarmente influenzata da un errore di pesatura significativo, principalmente dovuto alle oscillazioni del liquido durante la fase di sosta. Con tale scopo, dopo aver studiato lo sloshing dal punto di vista teorico, sono state generate delle traiettorie anti-sloshing, applicando il metodo dell’input shaping alle leggi di moto che seguono i flaconi durante l’avanzamento. In primo luogo, le traiettorie anti-sloshing sono state esaminate tramite analisi CFD, i cui risultati sono stati confrontati con quelli del modello meccanico equivalente proposto in letteratura. Successivamente, sono stati condotti dei test sperimentali preliminari sulla macchina oggetto di questo lavoro per validare l’efficacia di tali traiettorie, con particolare attenzione all’analisi del controllo peso. Per concludere, sono state valutate delle leggi di moto definite a tratti, caratterizzate da una durata dei segmenti ottimizzata, in modo tale da rispettare specifici vincoli, al fine di minimizzare lo sloshing.