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Automatisation des processus industriels chez Zoutman

David Boonen — Tue, 17 Jan 2023 23:04:37 +0000

L’automatisation des processus

Nombreux sont les processus mis en oeuvre aujourd’hui dans l’industrie qui accusent un retard certain par rapport à l’état actuel des technologies. Pourtant, bon nombre d’entreprises diffèrent leurs investissements dans l’automatisation des processus parce qu’elles doutent de leur rendement. Les dirigeants de Zoutman hésitaient aussi, mais une installation d’essai a eu raison de leurs dernières réticences. Dans le cas qui nous occupe, nous allons soumettre à votre appréciation l’argumentation et les hésitations de Zoutman.

Producteur de sel de premier plan, Zoutman est en pleine expansion. L’entreprise traite actuellement à 300.000 tonnes de sel par an. Cette production est très diversifiée: sel alimentaire, MARSEL^®, sel de traitement des eaux, sel d’épandage, sel agricole et d’alimentation animale, sel technique et sel de bien-être.

Limitations des vannes à bille

L’une des activités de Zoutman réside dans la production de saumure. Lors de la production de saumure, les cristaux de sel sont acheminés par un convoyeur à bande. Ces cristaux sont aspergés d’une quantité d’eau parfaitement dosée.

Il y a peu, la régulation de l’aspersion des cristaux de sel s’effectuait encore par le biais d’une série de vannes électriques et manuelles à bille. De plus, la production reposait sur l’utilisation de débitmètres visuels. En conséquence, les opérateurs passaient le plus clair de leur temps à régler le processus. Procéder à un réglage précis en agissant sur des vannes à bille n’est pas une sinécure parce que ce système est difficile à équilibrer. Les électrovannes à bille présentent une courbe caractéristique parabolique. Les déplacements de leur clapet entre la position ouverte (20 mA) et la position fermée (4 mA) respectent une courbe parabolique (voir graphique).

Courbe parabolique d’une vanne à bille

En conséquence, la recherche manuelle de la position adéquate était une gageure. Les fluctuations de l’écoulement étaient rapides, dans un sens comme dans l’autre. Au sein d’un environnement tel que l’unité de production Zoutman où l’exécution de dosages précis s’impose, ces fluctuations nécessitaient l’exécution très fréquente de corrections. Les opérateurs qui actionnent régulièrement des vannes à bille savent combien la prévention des dépassements de seuil inférieur ou supérieur est laborieuse.

Premiers pas vers l’automatisation: débitmètres électromagnétiques, puis électrovannes à membrane

L’automatisation est peut-être un terme à la mode, mais ce n’est certainement pas un concept vide de sens. Sa mise en oeuvre implique que, d’un bout à l’autre du processus, les vannes et instruments d’analyse et de mesure doivent être parfaitement adaptés les uns aux autres et communiquer, dans la mesure du possible, les uns avec les autres. Objectif: libérer les opérateurs de ces tâches contraignantes pour qu’ils puissent se consacrer à l’analyse et à la surveillance de la qualité. Chez Zoutman, l’automatisation n’était pas encore à l’ordre du jour. Le processus est difficile à normaliser et les matériaux corrosifs ont un impact majeur sur l’installation. En outre, le dosage doit être d’une précision extrême. Pourtant, les dirigeants de l’entreprise se sont gardés d’en exclure l’automatisation.

Automatisation progressive

Au cours de la première phase, les responsables se sont penchés sur les débitmètres électromagnétiques à commande électrique pour remplacer les vannes manuelles à bille. Leur choix s’est porté sur la e-Diastar, une électrovanne à membrane conçue par GF Piping Systems. Exempte de vis métalliques, cette électrovanne est exécutée en PPGF, une matière synthétique résistante aux produits chimiques. L’emploi de ce matériau exclut toute corrosion par la saumure.

Cette électrovanne dont la commercialisation est récente résout aussi un deuxième problème: la courbe caractéristique de cette vanne est quasiment linéaire. Cela signifie que toutes les positions situées entre l’ouverture et la fermeture sont opérationnelles. Cette vanne se passe de toute intervention manuelle. Les opérateurs sont en mesure de piloter leurs vannes à partir d’un ordinateur. Après avoir travaillé pendant près de 10 ans avec des vannes à bille, Zoutman entre résolument dans une nouvelle industrielle grâce au rendement très supérieur de l’installation.

Courbe sinusoïdale de la vanne de régulation eDiastar

Phase préparatoire : exploitation d’une installation d’essai pendant six mois

Ne voulant prendre aucun risque, Zoutman a pris la décision de construire une installation d’essai afin d’en étudier le fonctionnement pendant six mois. L’entreprise a fait l’acquisition d’un débitmètre et d’une vanne à bille et en a testé le fonctionnement en laboratoire. Le fonctionnement remarquable de l’installation a convaincu les dirigeants de transformer en profondeur leur chaîne de production. Le schéma en 3D ci-après illustre une vue en plongée du convoyeur à bande. Le fonctionnement des vannes à membrane et à commande pneumatique (en jaune, ci-après) et des électrovannes à membrane (en bleu) est entièrement automatisé.

Les petites têtes de teinte jaune visibles dans la région supérieure du schéma représentent autant de débitmètres électromagnétiques (GF-2551). Ces débitmètres mesurent le débit de l’eau aspergée sur le sel. Également visibles sur la photo ci-avant, ces débitmètres assurent le pilotage automatique des électrovannes à membrane (en bleu). Cette installation permet à Zoutman de procéder automatiquement aux mesures et réglages requis. De plus, la précision du dosage est dix fois plus élevée qu’auparavant

L’ancien et le nouveau

L’ancienne installation reposait sur l’utilisation de vannes magnétiques. Les vannes magnétiques présentent l’inconvénient de ne comporter qu’une seule fonction d’ouverture/fermeture.

Leur régulation est envisageable, mais elle est très compliquée. En revanche, les électrovannes permettent d’opter pour n’importe quelle position d’ouverture dans les limites de la plage d’ouverture et de fermeture complètes. C’est l’une des raisons pour lesquelles les électrovannes se prêtent à merveille à l’automatisation de processus. Leur précision de l’ordre de 1 % est devenue la nouvelle norme de référence.

Le corps des vannes magnétiques ou vannes solénoïdes qu’accueillait l’ancienne installation était exécuté en laiton. Les vis d’assemblage étaient en acier. Leur emploi n’était pas une solution idéale à long terme dans un environnement aussi agressif que l’unité de production Zoutman.

Le profil d’écoulement des vannes de la nouvelle génération l’emporte à tous points de vue sur celui des anciennes

L’automatisation vise à réduire au maximum l’intervention d’opérateur humains. Toutefois, cela signifie également que les vannes utilisées doivent être d’une fiabilité hors pair. Il est préférable que leur exploitation ne requière qu’une maintenance minimale (voire aucune). Un écoulement optimal du fluide à travers ces vannes constitue une valeur ajoutée appréciable. La simulation ci-après illustre respectivement l’écoulement régulier que l’on observe à travers la plupart des vannes (côté gauche) et l’écoulement que l’on observe à travers une vanne améliorée (côté droit).

En raison de la morphologie interne des vannes de la nouvelle génération, aucune obstruction ou presque n’entrave l’écoulement du fluide. Les formes arrondies contribuent à optimiser l’écoulement du fluide.

À l’intérieur d’une vanne ancienne (côté gauche), le franchissement incontournable d’une sorte de seuil par le fluide a tendance à provoquer des turbulences, lesquelles engendrent à leur tour une dépression. Cette situation risque de se traduire à terme par des pertes d’énergie. Dès lors, les pompes seront plus sollicitées.

Industrie 4.0: synonyme d’interconnexion de tous les composants d’une installation

Avec cette installation, Zoutman pénètre, sans tapage, dans une nouvelle ère : celle de l’Industrie 4.0. Tous les organes du processus de production de saumure sont parfaitement adaptés les uns aux autres : instrumentation, vannes manuelles, pneumatiques et électriques. Même les tubes et raccords n’échappent pas à la règle. Dans l’exemple qui nous occupe, tous les instruments de mesure et de régulation proviennent de GF Piping Systems, un producteur suisse d’articles en matière synthétique conçus pour le traitement de liquides chimiques et corrosifs.

ROI – durée d’amortissement de l’automatisation

Sans disposer de chiffres exacts à ce stade, les opérateurs au service de Zoutman font d’ores et déjà état d’un investissement récupéré à court terme. Et ce alors que la durée de vie prévisible de ces équipements est supérieure à dix ans. La sélection de matériaux résistants à la corrosion permet à ces vannes de ne jamais rencontrer les problèmes classiques auxquels sont confrontées les vannes en métal. Même lorsqu’elles sont soumises à un environnement aussi corrosif qu’un brouillard salin.

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Installation d’eau potable hydrauliquement optimisée à l’hôpital d’Erlabrunn

Frederik Koninckx — Mon, 16 Jan 2023 10:00:00 +0000

L’hôpital d’Erlabrunn a été construit dans les années 1950. Ce fut le premier bâtiment hospitalier construit à neuf dans l’ex-République Démocratique Allemande. Le complexe s’est développé au fil des ans et il a fallu étendre régulièrement le réseau de canalisations d’eau.

L’installation existante pour l’alimentation en eau potable dans le bâtiment principal fonctionnait à des températures élevées et avec une capacité de pompage importante. Les responsables ont décidé de rétro-équiper l’installation avec un système supplémentaire de contrôle de la circulation pour garantir des conditions d’hygiène optimales sur le long terme. Les objectifs fixés étaient un équilibrage hydraulique fiable de l’ensemble du réseau d’eau potable, une situation irréprochable sur le plan hygiénique et une optimisation des besoins en énergie de la préparation d’eau chaude.

Le défi

Un impératif essentiel pour les centres hospitaliers est de disposer d’une eau potable irréprochable. Du fait de l’étendue du réseau de canalisations et de sa complexité (grandissante au fil des ans), le calcul du système hydraulique a représenté un défi particulier. Celui-ci doit fonctionner de façon fiable afin de garantir une circulation d’eau aussi uniforme que possible dans le réseau de canalisations. L’eau dans chaque canalisation doit aussi se trouver à la bonne température (l’eau chaude doit être à au moins 55 °C) pour empêcher la prolifération de micro-organismes dans l’eau.

Avec le système moderne de contrôle de la circulation Hycleen Automation, la technique sanitaire peut être pilotée directement sur le site par un panneau central doté d’une interface utilisateur intuitive, le Hycleen Automation Master.

Installation d’un système hydraulique Hycleen Automation

Le bureau d’ingénieurs Berg établi à Schwarzenberg/Erzgebirge a trouvé la solution dans le Hycleen Automation System. Ce système assure l’équilibrage hydraulique et le rinçage automatique de l’installation d’eau potable. Ceci permet de prévenir toute pollution biologique future et de garantir une eau de qualité toujours élevée. Le délai de rétro-équipement pour ce projet n’aura été que de 2 semaines.

Un pilotage sécurisé de toutes les vannes via une unité de commande centrale

Avec le système moderne de contrôle de la circulation Hycleen Automation, la technique sanitaire peut être pilotée directement sur le site par un panneau central doté d’une interface utilisateur intuitive : le Hycleen Automation Master. Il n’est plus nécessaire de régler les vannes ou les capteurs manuellement, car tout se fait automatiquement. Un dispositif maître peut commander jusqu’à 50 vannes (avec régulateur et sonde de température intégrés) et capteurs dans le circuit d’eau potable. Tous ces éléments fournissent les valeurs de mesure nécessaires pour la commande. De cette façon, la gestion de l’hygiène de l’eau potable est véritablement automatisée.

Le Hycleen Automation System surveille en permanence les températures limites, adapte en fonction de celles-ci le réglage des vannes et procède automatiquement au rinçage des canalisations. Tout ceci représente un gain de temps car l’installateur ne doit plus rien modifier lui-même après le montage.

Les régulateurs de circulation avec sonde de température s’ouvrent et se ferment de manière autonome et régulent le débit en fonction de la température de l’eau. L’équilibrage permanent dans toutes les canalisations permet d’obtenir une température de circulation d’eau constamment élevée à plus de 55 degrés.

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Nouveau système de désinfection pour eau potable à l’hôpital RoMed

Frederik Koninckx — Tue, 29 Sep 2020 10:06:00 +0000

Les hôpitaux comme le RoMed requièrent des exigences hygiéniques très strictes. Étant donné la présence dans le bâtiment de nombreux patients présentant une immunité affaiblie, l’eau potable doit également être toujours exempte de bactéries pathogènes comme les légionelles. C’est pourquoi la direction de l’hôpital de Rosenheim a décidé au cours de l’été 2016 d’investir dans un système de désinfection sûr et efficace, le Hycleen Des 30.

Hygiène de l’eau potable en milieu hospitalier

L’hôpital RoMed a été inauguré en 1968. Aujourd’hui, il compte quelque 640 lits. Dans le cas particulier de grands bâtiments, comme l’hôpital RoMed, qui ont plusieurs raccordements (parfois complexes) et une consommation d’eau très variable, un grand défi consiste à préserver la totalité de l’eau potable d’une contamination microbiologique. A cela s’ajoute le fait que le RoMed et le réseau de distribution d’eau ont fait l’objet de plusieurs extensions au fil des ans.

Raccordée au réseau de distribution d’eau, l’installation Hycleen Des 30 constitue le cœur de tout le système et est pilotée de façon automatique au moyen d’une unité de commande centrale.

Solution de désinfection hautement efficace et sans risques

La nouvelle installation Hycleen Des 30 produit un agent de désinfection hautement efficace sans agents chimiques dangereux. Son dosage garantit en permanence une qualité hygiéniquement parfaite de l’eau chaude et de l’eau froide. Le Hycleen Des 30 produit dans l’installation une solution de désinfection électroactivée avec une part d’hypochlorite de sodium (Anolyte Neutre) à partir d’un sel très pur, d’eau déminéralisée et d’électricité. Le résultat ne contient donc aucune substance dangereuse, ce qui a pour avantage de ne pas imposer des exigences de sécurité plus élevées.

Le plan en 4 étapes qui garantit une qualité optimale de l’eau potable

Dosage ciblé du produit

“Garantir une eau potable exempte de germes est pour nous la priorité absolue”, déclare le Dr Birgitt Mergen, hygiéniste hospitalière à l’hôpital RoMed. Ceci explique et souligne la haute pertinence d’une installation de désinfection fonctionnant toujours de manière fiable. A cet effet, la version industrielle du Hycleen Des 30 a été installée dans les sous-sols de l’hôpital RoMed. Elle protège désormais en permanence la totalité de l’eau chaude et de l’eau froide contre les bactéries pathogènes.

Raccordée au réseau de distribution d’eau, l’installation Hycleen Des 30 constitue le cœur de tout le système et est pilotée de façon automatique via l’unité de commande centrale située sur la partie arrière. A l’arrière, le dispositif comporte en outre trois pompes de dosage pour les trois sites de dosage correspondants.
La solution de désinfection produite en permanence par le dispositif assure une action fiable contre les bactéries, élimine de manière évidente le biofilm et a un potentiel de corrosion minimal. Sa proportion permanente dans l’eau n’a aucune influence nocive.

Sur la partie arrière, le dispositif comporte trois pompes de dosage pour les trois sites de dosage correspondants. Avec une seule installation, les deux entrées d’eau froide nord et sud, ainsi que la circulation d’eau chaude bénéficient d’un apport de désinfectant.

Garantie du respect des directives
L’installation Hycleen Des 30 répond au règlement européen obligatoire relatif aux produits biocides n° 528/2012 concernant l’utilisation d’un désinfectant dans l’eau potable. Grâce à la technique de pilotage, les nouvelles valeurs limites introduites par le 19e règlement sur l’eau potable pour le chlorate dans l’eau potable sont respectées en permanence. Moyennant un dosage conforme, cet apport n’influence pas non plus la saveur de l’eau potable.

Découvrez un autre cas de référence dans lequelle s’illustre les produits Hycleen Automation ici.

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