DES PROCESSUS PROPRES - PRODUIRE EN PRÉSERVANT LES RESSOURCES - FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
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: FOCUS DES
FLEXIBILITÉ
PROCESSUS
DANSPROPRES
LA LOGISTIQUE
DES PROCESSUS PROPRES
PRODUIRE EN PRÉSERVANT LES RESSOURCES
Rendez-vous sur
www.sickinsight.com
POUR DES SOLUTIONS PROPR
Chères Lectrices,
Chers Lecteurs,
Face à l'épuisement des réserves de matières premières, l'industrie est
contrainte de produire et de transformer les marchandises tout en préser-
vant les ressources naturelles du mieux possible. Pour garantir des pro-
cessus industriels respectueux de l'environnement, il est indispensable de
mesurer et de surveiller en permanence les paramètres. Il faut également
08
éviter les pannes et les défaillances au cours des processus.
Avec les capteurs et les systèmes d'analyse et de mesure précis et fiables
de SICK, les industriels bénéficient de mesures exactes et d'une sécurité
renforcée dans tous les domaines de la surveillance des processus, qu'ils
aient à respecter les dispositions légales ou administratives sur la limitation
des émissions polluantes ou qu'ils souhaitent surveiller, certifier ou optimi-
Gestion efficace des processus
ser le fonctionnement et l'efficacité de leurs installations. Nos experts les
Avec les capteurs de niveau
accompagnent sur le terrain non seulement au cours de la mise en œuvre,
TDR LFP Cubic et LFP Inox, pour
mais également pour réduire les frais de maintenance et le coût total.
toutes les applications, dans tous
les environnements.
Fournisseur d'une technique de mesure globale des émissions, SICK a mis
au point des technologies et des principes de mesure innovants qui font
leurs preuves depuis des décennies, alors même que les exigences en ma-
tière d'environnement et de sécurité ne cessent de se durcir. Par ailleurs,
nos capteurs, analyseurs et appareils de mesure robustes garantissent le
bon fonctionnement des centrales éoliennes, des installations solaires et
de méthanisation et optimisent la production d'énergies renouvelables.
SICK contribue donc à préserver la qualité de l'air et l'environnement.
16
Nous vous souhaitons une bonne lecture.
Mesurer au lieu de calculer
Mesure fiable des gaz à effet de serre di-
Markus Vatter rectement dans la cheminée du fournisseur
Membre du Conseil d'administration de SICK AG d'énergie finlandais Vantaan Energia.
2
: FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
RES
20
La technique de mesure dans l'industrie du
ciment
Entretien avec Josef Waltisberg. L'ingénieur en gé- SOMMAIRE
nie mécanique suisse connaît le secteur du ciment MESURE DES GAZ DE PROCÉDÉS
et la technique de mesure comme personne. L'ère de l'Industrie 4.0............................................... 4
MESURE DE NIVEAU
Gestion efficace des processus, dès le début ........ 8
LORSQUE ÇA BOUILLONNE ET
ÉCLABOUSSE
Capteurs de niveau à ultrasons dans une installa-
tion de galvanisation............................................... 12
34
PRÉCISION ABSOLUE
Mesure volumétrique des produits en vrac........... 14
MESURER AU LIEU DE CALCULER
Mesure efficace des gaz à effet de serre ..............16
TECHNIQUE DE MESURE DANS
Énergie éolienne et solaire L'INDUSTRIE DU CIMENT
Entretien avec Josef Waltisberg............................. 20
La diversité des capteurs favorise
la production d'énergie éolienne et GESTION DE DONNÉES DES
solaire.
ÉMISSIONS
De l'électricité plus propre, 24 h sur 24 ................24
MESURES DES ÉMISSIONS DE
Mentions légales
POUSSIÈRE
Existe-t-il une méthode simple ? ........................... 26
Numéro 2/2015
Éditeur : DANS LA ZONE VERTE
SICK AG · Case postale 310 · 79177 Waldkirch Mesure fiable des concentrations en hydrocar-
Tél. : 07681 202-0 · Fax : 07681 202-38 63 bures..................................................................... 28
www.sick.de · editorial@sick.de
Rédaction : MESURE DU MERCURE
Andreas Esslinger · Solveig Hannemann Vers des limites plus strictes ?............................... 30
Kathrin Lienhard · Tobias Maillard
Silke Ramm de Camejo · Ingrid Rathfelder SURVEILLANCE DES ÉMISSIONS
Stephanie Rott
MARITIMES
Mise en page : Daniel Kaidusch · Verena Weber La protection de l'environnement porte ses fruits. 32
Crédits photos :
SICK AG · 123RF · © Sylverarts - Fotolia.com ÉNERGIE ÉOLIENNE ET SOLAIRE
© SG- design - Fotolia.com · Mark-E De l'énergie pour demain .......................................34
Réimpression de certains articles autorisée
après accord préalable. VERIFIED SAFETY
Sous réserve d'erreurs et de modifications Des services de sécurité avec une norme interna-
techniques sans préavis. tionale.......................................................................38
3
MESURE DES GAZ DE PROCÉDÉS
CONTRÔLER C'EST BIEN,
COMPRENDRE C'EST MIEUX
4
Mesure des gaz de procédés : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
L'analyse industrielle entre elle aussi dans l'ère de l'Industrie 4.0. Les flux de données
en temps réel permettent de mieux anticiper les problèmes, d'optimiser les proces-
sus et de réduire le coût de la maintenance. Les installations sont plus sûres, moins
polluantes et plus performantes. Cependant, la technique de mesure des procédés
en continu est encore souvent perçue comme un moyen de prévention. Ou elle est
uniquement envisagée pour des raisons financières. En effet, les systèmes continus
peuvent dès le début contribuer à réduire les coûts.
>> Les fournisseurs de systèmes Il faut franchir de nombreux obstacles
d'analyse doivent en faire plus pour les avant de parvenir à une solution opti-
clients, notamment mieux étudier les male. « Dans l'entreprise, les exigences
processus spécifiques à l'exploitant de et les choix sont souvent dissociés.
l'installation. Car même les instruments Il peut en découler des objectifs ou
d'analyse les plus élaborés ne servent des critères trop stricts et donc une
pas à grand chose si l'interprétation ini- certaine confusion dans l'orientation
tiale n'est pas parfaite. Ceci n'apparait à suivre. Les erreurs d'interprétation
pas toujours immédiatement : « Si les sont également possibles lorsque
données de mesure posent problème, les aspects du problème ne sont pas
l'appareil de mesure est rarement en tous connus », poursuit le Dr. Zeug.
cause. Dans 80 % des cas, c'est l'in-
terprétation du système d'analyse qui SICK propose une approche exhaustive
est incorrecte », explique le Dr. Norbert et pratique de chaque application. Les
Zeug, Strategic Industry Manager Che- clients profitent du savoir-faire de nos
mical & HPI chez SICK, qui possède collaborateurs acquis au cours de plu-
30 ans d'expérience dans le secteur. sieurs décennies de développement et
de notre expérience pratique dans des
Comme les services de technique de centaines d'installations d'analyse de
mesure et de régulation doivent sou- procédés.
vent gérer de nombreuses tâches d'au-
tomatisation avec une équipe réduite, Enfin, SICK offre une vaste gamme
les tâches spéciales sont externalisées. d'analyseurs universels, de systèmes
C'est là qu'intervient SICK en faisant complets et de services et est le seul
profiter ses clients de son précieux global de systèmes de mesure des émis-
savoir-faire. Il existe des centaines de sions au monde. Avec ses commandes,
méthodes variées reposant sur des prin- interfaces et systèmes de bus de terrain
cipes de mesure et des appareils fournis ultra-modernes, SICK est tournée vers
par des centaines de fabricants. Mais ce l'avenir, à savoir l'Industrie 4.0 qui in-
n'est que par une parfaite connaissance terconnecte les machines, les capteurs,
du procédés, des besoins et des objec- les systèmes d'analyse et les opérateurs
tifs de l'exploitant que l'on peut conce- avec les systèmes commerciaux et les
voir une solution complète et efficace. services Internet.
5
« Si les données de mesure posent problème,
l'appareil de mesure est rarement en cause. Dans
80 % des cas, c'est l'interprétation du système
d'analyse qui est incorrecte ».
Dr. Norbert Zeug, Strategic Industry Manager Chemical & HPI, SICK AG
Plus d'avantages grâce à une solution
extractive à chaud
Dans les usines de production d'acide
nitrique, du sel d'ammonium se forme
Une analyse des procédés qui porte ses jusque dans l'analyseur dans les sys-
fruits tèmes d'analyse extractifs à froid clas-
L'exploitant d'une raffinerie pétro- siques en aval du réacteur DeNOX. Ceci
chimique devait respecter augmente le besoin de maintenance et
des limites de CO pour sa production réduit la disponibilité. Comme l'échantil-
d'hydrogène afin que l'exploitation du ré- lonnage extractif à froid aurait entraîné
acteur catalytique en aval soit conforme des problèmes de salinisation, surtout
à la réglementation. Comme il était sûr au démarrage, SICK a conseillé à l'ex-
de respecter cette valeur, il n'a pas sou- ploitant de mettre en place un système
haité recourir à une technique d'analyse extractif à chaud en continu qui em-
supplémentaire assortie d'une fonction Analyseur de gaz extractif EuroFID3010, éga- pêche la salinisation et mesure effica-
lement disponible en version antidéflagrante
d'alerte. La valeur limite a cependant cement les oxydes d'azote et les coulées
été dépassée, rendant par deux fois le d'ammoniaque. Seuls des systèmes ex-
catalyseur inutilisable. Les dommages tractifs à froid étaient proposés, car les
se sont chiffrés à plusieurs millions d'eu- Fonctionnement sûr grâce à l'optimisa- solutions à chaud adaptées à cette ap-
ros. Cet exemple démontre bien à quel tion des seuils d'alarme plication particulière étaient encore mé-
point l'analyse des procédés est indis- Une usine chimique asiatique installe connues. Le client s'est toutefois laissé
pensable. un nouvel incinérateur de gaz. Les mé- convaincre par la solution de SICK.
langes toxiques des installations sont
aspirés et envoyés dans l'incinérateur
de gaz thermique. La limite inférieure
d'explosivité (LIE) ne doit en aucun cas
être dépassée. La précision initiale de
+/‒0,1 % aurait exigé une mesure dis-
continue fastidieuse qui n'aurait pas
permis de donner l'alerte en cas de
dépassement de la valeur limite. Après
avoir étudié les exigences du client, SICK
a d'adopté une solution plus pratique
employant un analyseur FID à mesure
continue. Le recalcul des composants
de gaz rejetés spécifiés a permis de dé-
terminer une valeur d'exploitation sécu-
risée inférieure à la limite d'explosivité.
Le réglage adéquat des seuils d'alerte
permet de la respecter. Le risque de dé-
passement est ainsi écarté. Une solution remarquable : un système ex-
tractif à chaud utilisable dans les usines de
production d'acide nitrique
6
Mesure des gaz de procédés : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
Petite cause, grands effets, conseils
SICK Metering Systems
exhaustifs
Un système de mesure des gaz rejetés
a été installé dans un incinérateur. Per-
sonne n'avait cependant prévu que du si-
lane serait également brûlé. Très vite, de
fines poussières d'oxyde de silicium ont
bouché les filtres et mis l'analyseur hors
d'usage. La commande de l'installation SICK Metering Systems, implantée à Kalmthout, en Belgique, est une joint-ven-
n'a plus reçu de mesures. Le problème ture qui réunit SICK Engineering GmbH et Global Gas Solutions BV. Cette en-
n'a été identifié qu'à l'issue de plusieurs treprise commune se spécialise dans les solutions systèmes complexes pour
réunions entre les services. SICK a réagi les stations de mesure des gaz, également appelées « integrated metering so-
rapidement en installant son propre « lutions ». Outre le système de mesure, ces solutions comprennent des stations
piège » à oxyde de silicium. Cet exemple de filtrage et de régulation de la pression, des chauffages et des chaudières,
démontre que les méthodes courantes des points de mesure et des interfaces vers le système principal et des logiciels
ne sont pas toujours fiables. La déter- d'évaluation et de surveillance. Grâce à ce partenariat, SICK associe son ex-
mination des paramètres de processus pertise des produits et des projets dans le domaine de la technique de mesure
importants exige une recherche appro- du débit à ultrasons pour le secteur du gaz naturel aux connaissances des sys-
fondie et une communication fluide. tèmes et au réseau de service après-vente de l'intégrateur système Global Gas
Solutions BV, créé en 2006 pour devenir le spécialiste des systèmes de mesure
des gaz et des liquides.
Invention de la mesure de poussière
pour la production d'engrais la poussière humide dans le cyclone
Dans l'installation de prilling d'une usine chauffé de l'appareil, où l'eau s'évapore.
d'engrais, les gaz rejetés contenaient La poussière sèche est analysée dans
non seulement de l'ammoniaque, mais la cellule de mesure puis renvoyée dans
également de la poussière de nitrate le flux par l'éjecteur. Cependant, les
d'ammonium humide. Les appareils de sels très hygroscopiques, généralement
mesure de poussière classiques instal- présents dans les usines d'engrais, ont
lés ne sont pas adaptés à cette applica- formé des dépôts importants dans le
tion. En revanche, l'appareil de mesure système de mesure. Sans attendre,
Solution spéciale pour la production d'en- de poussières à lumière diffusée en SICK a doté le FWE200 d'un système
grais : le FWE200 avec système de lavage technique extractive FWE200 de SICK de lavage, inventant ainsi une nouvelle
intégré est parfait. Une pompe à éjecteur aspire solution pour le secteur des engrais. (sr)
7
MESURE DE NIVEAU AVEC LFP Cubic ET LFP Inox
GESTION EFFICACE DES PROCESSUS,
DÈS LE DÉBUT
8
Mesure de niveau : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
La mesure du niveau est essentielle dans la gestion des processus et s'emploie dans des domaines variés. Il faut tenir compte de
la matière à mesurer et de l'environnement de mesure. La situation de montage et la taille du récipient jouent également un rôle
important. Il est important de pouvoir compter sur une technologie adaptée et une expertise pointue pour intégrer les capteurs
dans l'installation. Avec les capteurs de niveau TDR LFP Cubic et LFP Inox, SICK propose des solutions adaptées à toutes les
applications et à tous les environnements.
>> Précision, fiabilité et efficacité maxi- compte de la constante diélectrique de tage de cette technologie : les facteurs
male : la mesure de niveau est aussi la matière. Le capteur définit le niveau comme la pression, la température, le
exigeante que les autres sous-processus calculé selon les besoins en tant que va- vide, la poussière et surtout la mousse,
de production. Choisir la technologie leur analogique (« mesure continue ») ou n'ont aucun effet notable sur le résultat
adéquate le plus tôt possible permet avec plusieurs signaux de commutation de la mesure.
d'éliminer les processus inefficaces et le (« mesure de niveau limite » ). Autre avan-
gaspillage des ressources.
Avantages de la technologie TDR : les
micro-ondes guidées
La conductivité, la densité et la viscosité
de la matière influent sur les résultats Mesure de la durée → Distance
de mesure des liquides. Par ailleurs, il
Impulsion de référence
faut tenir compte des dépôts, de la ré-
sistance chimique et des éventuelles Signal d’émission
pièces mobiles présentes dans les ré- Tension
servoirs, comme le mélangeur ou l'agita- 0,1 Réflexion
liquide
teur. Les capteurs de niveau LFP Cubic
et LFP Inox de SICK fonctionnent selon le 0
principe des micro-ondes guidées (Time
Réflexion –0,1
Domain Reflectometry ou réflectométrie liquide
Signal d’émission
par onde guidée). L'électronique du cap- –0,2
teur crée une impulsion électromagné-
tique appelée impulsion de référence. À –0,3
l'entrée du réservoir, cette impulsion est Impulsion de référence
–0,4
guidée (signal d'émission) le long de la
sonde (en principe une tige métallique 0 2 4 6 8 10 12
Temps (ns)
ou un câble d'acier) vers la surface de
la matière. Une partie de l'impulsion est
réfléchie et revient dans l'électronique le
long de la sonde. Le niveau est calculé
à partir de la différence de temps entre
l'envoi et la réception du signal, en tenant Principe de mesure de la technologie TDR
9
Une solution flexible et économique
Autrefois considérée comme une mé-
thode fastidieuse, la technologie TDR
est devenue une alternative peu coû-
teuse pour les applications moins com-
plexes. Avec le LFP Cubic, SICK offre une
solution flexible et économique, parfai-
tement adaptée à une utilisation dans
les cuves métalliques et les réservoirs
dans l'industrie de l'eau, la construction
mécanique, sur les machines-outils,
dans la construction d'installations et
la technique du bâtiment. Le LFP Cubic
est particulièrement flexible, notamment
grâce à son concept de sonde modulaire
qui se décline en variantes avec sonde
à tige, tube coaxial, sonde à câble ou en
version compacte sans sonde. Un LFP Cubic à tube coaxial surveille le niveau de lubrifiant et d'huile hydraulique d'une ma-
chine CNC
Une solution propre en autoclave, ce qui est fréquemment
Comme le LFP Cubic, le LFP Inox pro- exigé dans l'industrie pharmaceutique.
pose la mesure continue ou la mesure
de niveau limite dans un système, ce qui Avantages de l'électronique séparée
permet de réaliser des économies. Le L'électronique séparée des LFP Inox et
LFP Inox convient tout particulièrement LFP Cubic présente d'autres avantages
aux process hygiéniques : le capteur est : dans les situations de montage com-
certifié EHEDG et 3-A et les matériaux plexes, elle offre plus de flexibilité et
utilisés sont conformes FDA. Son utilisa- permet de gagner de l'espace lors de
tion dans les process CIP et SIP, comme l'installation.
dans l'industrie agroalimentaire, est illi- C'est dans les réservoirs hauts qu'elle est
mitée grâce à sa résistance thermique la plus pratique : comme l'électronique
et à la pression. Le boîtier et le design peut être installée séparément de la
ont également été étudiés avec soin : sonde (par ex. à hauteur des yeux), l'état
avec un indice de protection IP 67 et IP et le résultat de mesure sont toujours
69K, le capteur résiste aux nettoyeurs bien lisibles. La modification du réglage
haute pression. Au besoin, les LFP Cubic et des paramètres des capteurs est éga-
et LFP Inox peuvent être livrés dans lement possible. En outre, l'électronique
l'état de propreté requis en laboratoire résiste mieux à la chaleur industrielle,
et solidement emballés. Pour cela, ils ce qui permet d'utiliser la sonde même
Le LFP Inox utilisé dans un dispositif de rem- sont soumis à un nettoyage spécial au lorsque les températures sont élevées.
plissage circulaire : fiabilité garantie même plasma. Grâce à l'électronique séparée,
avec les matières fortement moussantes la sonde peut être stérilisée facilement
10Niveau : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
LFP INOX OU LFP CUBIC, POUR TOUTES LES APPLICATIONS
LFP Inox LFP Cubic
Applications hygiéniques (les capteurs sont compa-
tibles CIP et SIP)
Applications produisant de la mousse
Sonde à tige jusqu'à une longueur de 2 m
Sonde à tige jusqu'à une longueur de 4 m
Sonde à câble jusqu'à une longueur de 4 m
Boîtier électronique séparé
Sortie analogique avec 2 sorties de commutation
Sortie analogique avec 4 sorties de commutation
Homologation selon WHG
Communication IO-Link
Version compacte (sans sonde)
Raccord process en titane (sans sonde)
Les LFP Inox et LFP Cubic fournissent des
résultats de mesure à la précision inégalée,
même avec les liquides produisant beau-
coup de mousse ou formant des dépôts.
De EHEDG à WHG régissent la gestion des matières pol-
La mise en service rapide, l'absence de luantes pour l'eau. Les exploitants qui
Mesure de niveau dans une bras-
maintenance et la neutralité par rapport stockent, remplissent ou vidangent de
serie et une laiterie : consultez le
aux propriétés du liquide à mesurer (les telles matières doivent prouver que leurs
rapport complet sur
capteurs LFP n'ont pas besoin d'être installations sont équipées d'un disposi-
www.sickinsight.com
étalonnés) génèrent un gain de temps tif antidébordement adapté. (tm)
et d'argent. Tout ceci permet d'atteindre
l'objectif principal : plus d'efficacité dans Surveillance du niveau et de la
le processus. La fiabilité et la solidité température dans les postes de
des résultats de mesure sont décisives transformation : le rapport complet
lorsqu'il faut tenir compte des exigences est consultable sur www.sickin-
sectorielles. Dans l'industrie agro-ali- sight.com
mentaire, il convient de respecter des
règles constructives concernant le net-
toyage et la stérilisation des composants.
Ces règles sont par exemple établies par Pression, température et débit
l'European Hygienic Engineering Design
Group (EHEDG) ou l'organisme améri- Outre la mesure de niveau, la surveillance de la pression, de la température
cain 3-A Sanitary Standards. et du débit est essentielle pour améliorer la productivité et préserver les res-
Des homologations réglementaires sources. SICK propose une vaste gamme de solutions de gestion des proces-
s'appliquent à certains domaines et sus, d'approvisionnement et de contrôle des liquides, des gaz et des produits
ne peuvent être accordées que si les en vrac. Pour cela, SICK mise sur des capteurs robustes, capables de détecter
capteurs de niveau ont été contrôlés et les variables à mesurer quelles que soient les conditions ambiantes.
certifiés. Les décrets, comme la loi alle-
mande sur l'aménagement hydraulique Plus d'informations sur : www.sick.com/fluidsensors
ou les directives UE correspondantes
11MESURE DE NIVEAU ET PROTECTION
LORSQUE ÇA BOUILLONNE ET ÉCLABOUSSE
52 bassins, 80 positions de démarrage dans une ligne de 27 mètres, chargés par trois chariots automatiques, telles sont les prin-
cipales caractéristiques de la nouvelle installation de galvanisation ultra-moderne de la société GALVABAU AG mise en service en
2013 chez Varioprint AG, le spécialiste des circuits imprimés implanté à Heiden en Suisse. L'installation entièrement automatique
intègre des capteurs à ultrasons UP56 de SICK pour la mesure de niveau et des barrages immatériels de sécurité C4000 pour
protéger les zones.
>> La galvanisation est une question contrôler l'alimentation », explique Pa- de nombreux milieux agressifs. Le boîtier
de chimie : l'eau et les additifs des trick Risi, chef de produit chez SICK à est conforme à l'indice de protection IP
bassins doivent être présents dans des Stans. « Grâce à notre UP56, nous avons 67 et se compose d'acier inoxydable
proportions bien définies. Par ailleurs, le pu proposer à GALVABAU AG une solu- résistant à la corrosion. Le transducteur
mélange de liquides doit respecter des tion robuste et fiable permettant d'éviter est protégé par un revêtement en téflon.
limites de hauteur précises. « Les milieux les inconvénients habituels des contacts La pratique a prouvé la robustesse ex-
bouillonnants et giclants représentent à flotteur ou sondes capacitives. » ceptionnelle des capteurs : « Les UP56
un milieu particulièrement difficile pour mesurent et transmettent les résultats
les capteurs de niveau qui doivent dé- Outre l'exactitude de mesure, les cap- de manière fiable et correcte », constate
tecter les pertes dues à l'évaporation et teurs de niveau à ultrasons se dis- Christoph Hutter, directeur des services
aux fuites dans les cuves et qui doivent tinguent par une excellente résistance à techniques et membre du conseil d'ad-
12Galvanotechnique : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
ministration de la société Varioprint AG. placement, ils transportent trois à six
« Les mesures de niveau des différents circuits imprimés jusqu'aux bassins et
bassins s'affichent sur l'écran de vi- les ramènent après la galvanisation. Des
sualisation de l'unité de commande du barrages immatériels de sécurité C4000
dispositif. Si le niveau est trop bas, la installés verticalement surveillent le
quantité nécessaire de milieu est auto- déplacement des chariots pour éviter
matiquement ajoutée. » Le directeur de les collisions avec d'autres objets. Les
GALVABAU, Markus Gisler, apprécie la capteurs répondent aux exigences de
grande diversité des paramétrages des sécurité les plus strictes grâce à leur ni-
capteurs lors de la mise en service : « Il veau de performance PLe selon EN ISO
est possible de changer le signal ana- 13849 et leur classification de sécurité
logique et de paramétrer les valeurs li- de type 4 selon IEC 61496. La société
mites des signaux de commutation sur Varioprint AG apprécie la grande portée
l'écran utilisateur intégré, sur un PC ou des systèmes de détection (jusqu'à sept
via Connect+. » mètres), le montage en cascade sur
toute la longueur de l'installation et leur
Cap sur l'installation de galvanisation, indépendance mutuelle due au codage
sans collisions des faisceaux. Dès lors qu'une personne
Trois chariots se chargent du transport entre dans le champ de protection, les
dans l'installation de galvanisation en- barrages immatériels de sécurité C4000
tièrement automatique. À chaque dé- stoppent le mouvement des chariots. (kl)
Que se passe-t-il lors de la galvanisation ?
Au cours de galvanisation, un courant électrique est envoyé dans le bain électrolytique. Le métal à appliquer (cuivre ou nic-
kel) se trouve au pôle positif (anode), la cathode, l'objet à recouvrir, au pôle négatif. Le courant électrique dissout les ions
métalliques de l'électrode consommable et dépose ces ions par réduction sur la pièce. Ainsi, l'objet traité est uniformément
recouvert de cuivre ou d'un autre métal sur tous les côtés. Plus l'immersion de l'objet dans le bain est longue et plus le cou-
rant électrique est élevé, plus la couche métallique est épaisse.
13CAPTEUR DE DÉBIT VOLUMIQUE LASER BULKSCAN® LMS511
PRÉCISION ABSOLUE
Le Bulkscan® LMS511 est un outil de précision qui permet de déterminer la quantité des produits en vrac qui défilent sur les
bandes transporteuses. Auparavant, on utilisait des bandes transporteuses peseuses classiques. Elles sont faciles à utiliser, ont
fait leurs preuves mais présentent certains inconvénients. La précision du poids n'est pas toujours au rendez-vous. La faible
stabilité de mesure et la fragilité dans les conditions difficiles nuisent également au processus de production. Il est préférable
d'enregistrer le débit massique et le débit volumétrique, sans contact, par une technologie laser intégrée dans un matériel robuste
et conçu pour l'extérieur.
>> Toute personne qui utilise des sys- quantité et de niveau. Les erreurs de peseuses classiques et à leur coût d'en-
tèmes de convoyage apprécie de pouvoir mesure doivent être à tout prix évitées tretien et de maintenance, la technique
contrôler correctement les bandes trans- car elles peuvent endommager les ma- de mesure par laser représente une so-
porteuses à chaque étape du processus chines et les bandes transporteuses lution attractive.
: la capacité de la bande transporteuse au point d'immobiliser la production.
ne doit être ni supérieure ni inférieure Face à l'imprécision et à la sensibilité
à la valeur de consigne en termes de aux pannes des bandes transporteuses
14Mesure volumétrique des produits en vrac : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
Volume, niveau et centre de gravité Maintenance minimale, rentabilité maxi-
Le Bulkscan® LMS511 mesure le débit male
volumique en continu et sans contact et L'alliage spécial du boîtier fait du Bulks-
définit par ailleurs le niveau et le centre can® LMS511 une solution ultra-robuste
de gravité des produits en vrac sur les et parée pour l'extérieur. Il s'installe
bandes transporteuses. Grâce à sa au-dessus de la bande transporteuse,
technologie multi-écho insensible aux ce qui réduit son encrassement par
intempéries (pluie, neige, brouillard) et le produit en vrac. En outre, la mesure
à la poussière, même les réflexions du n'est pas faussée par les forces hori-
verre ne perturbent pas le capteur de zontales des roues ou les plateaux de M
débit volumique laser. Sur une portée la bande transporteuse. Les fonctions
pouvant atteindre 20 mètres, le faisceau d'autosurveillance et d'auto-étalonnage
laser détecte le volume et la cadence, améliorent la disponibilité : les capteurs S R M
mais également la hauteur du produit en intégrés contrôlent la translucidité de
vrac. Les grosses pierres sont reconnues la vitre frontale du Bulkscan® LMS511 Convoyeur
à temps, bien avant qu'elles ne bloquent et donnent l'alerte si la valeur chute
les pièces de l'installation en aval. Avec en-dessous d'un seuil à définir. Cette Mesure volumétrique
sa fonction de détermination du centre fonction réduit également le besoin de
de gravité, le scanner surveille le char- maintenance. Le lecteur indique auto-
gement de la bande sur tout le parcours matiquement si un nettoyage est né-
et détecte les chargements d'un seul cessaire. Ces appareils fournissent des
côté ou les sollicitations de bande d'un mesures parfaitement fiables, même en Bulkscan®
seul côté. Le déport de la bande trans- plein froid sibérien. Le chauffage intégré 90°
porteuse et son usure excessive peuvent se met en route lorsque la tempéra-
également être anticipés. ture atteint +5°C et fonctionne jusqu'à
–30°C. Même dans le scénario le plus Angle à gauche Angle à droite
défavorable, le système est facilement Angle 0°
Panne de système à la mine réutilisable. Le concept modulaire op-
d'Adé : China Huadian Corp. fait timise la logistique des pièces de re- Centre de
gravité avec
confiance au Bulkscan® LMS511. change et facilite le remplacement des valeur 0,6
Consultez le rapport complet sur composants. (tm) Valeur 0 Valeur 0,5 Valeur 1
www.sickinsight.com
Détermination du centre de gravité
15MESURER AU LIEU DE CALCULER
MESURE EFFICACE DES GAZ À EFFET
DE SERRE DIRECTEMENT DANS LA
CHEMINÉE
16Mesure des gaz à effet de serre : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
Le commerce des émissions de gaz carbonique exige que les producteurs de gaz à
effet de serre effectuent eux-mêmes les mesures et établissent un rapport sur la
quantité des émissions. Le décret européen entré en vigueur début 2013 a encore
durci les exigences de précision de la mesure. L'incertitude de mesure des structures
émettant beaucoup d'émissions doit être inférieure à 2,5 %. Le fournisseur d'énergie
finlandais Vantaan Energia relève ce défi avec le système de mesure des gaz à effet
de serre GHG-Control de SICK.
>> Le calcul des émissions de gaz à ef- des émissions totales de CO2 de notre
fet de serre liées aux combustibles des chaudière à charbon », explique Samu-
installations fonctionnant au pétrole li Björkbacka, ingénieur d'exploitation
et au gaz est relativement simple car chez Vantaan Energia. « En 2012, nous
le combustible est très homogène et avons étudié les exigences concernant
sa composition est bien connue. Il en le reporting, comparé les différentes
va tout autrement avec la houille car techniques de mesure et approfondi
sa composition, son taux d'humidité et de nombreux détails techniques. Il au-
d'autres facteurs influençant la teneur rait été très compliqué d'appliquer une
en carbone varient très fortement. Le pe- méthode classique. Un échantillonnage
sage seul ne fournit pas d'informations de terrain n'était pas envisageable car
fiables avec une incertitude de mesure il aurait fallu le prélever sur la bande
suffisamment faible. Dans une centrale transporteuse. Nous aurions dû prélever
à charbon, les procédés classiques exi- plusieurs échantillons par heure, les dé-
gent le pesage sur la bande transpor- manteler et analyser un échantillon com-
teuse, un échantillonnage continu et un biné toutes les heures. Cette méthode
laboratoire d'analyse des échantillons. aurait été très coûteuse et aurait exigé
Les valeurs recueillies permettent de la moitié du temps de travail d'un colla-
calculer les émissions produites. Cette borateur. »
méthode de calcul est extrêmement coû- Selon Björkbacka, les participants au
teuse et fastidieuse. projet connaissaient déjà la société
SICK car ils avaient déjà collaboré avec
Mesure continue des gaz à effet de serre elle par le passé. La solution CEMS dé-
à Martinlaakso veloppée par SICK, GHG-Control, pour
La centrale de Martinlaakso est l'une déterminer les émissions de gaz à effet
des plus grandes centrales de cogénéra- de serre a été envisagée comme alterna-
tion d'énergie électrique de Finlande. En tive.
2013, la centrale a produit 14 % du cou-
rant vendu par Vantaan Energia et la ma- Le système de mesure des gaz à effet
jeure partie du chauffage urbain. La cen- de serre GHG-Control mesure la concen-
trale se compose de deux chaudières, tration en CO2 et, le cas échéant, la
deux turbines à vapeur et une turbine à concentration en CO ou N2O directement
gaz séparée. La houille est le principal dans la conduite des gaz rejetés. L'ana-
combustible de la chaudière Mar 2. lyseur de gaz IR in situ GM35 basé sur
l'absorption du rayonnement infrarouge
« Pour le commerce des émissions détermine la concentration en CO2 dans
entre 2013 et 2020, l'UE a adopté un la conduite. L'appareil de mesure du flux
règlement imposant une incertitude de volumétrique basé sur le temps de tran-
mesure de 2,5 % max. pour la mesure sit des ultrasons FLOWSIC100 mesure la
17Analyseur de gaz IR in situ GM35 : mesure simultanée du CO2 et du CO ou du N2O. L'unité émetteur-récepteur est en face du
réflecteur sur la conduite de gaz. Ainsi, le faisceau lumineux traverse deux fois le diamètre de la conduite afin d'améliorer la
précision. Avec autotest intégré et fonctions de contrôle.
Système d'acquisition de données MEAC : pour la gestion Appareil de mesure du flux volumétrique FLOWSIC100 :
moderne des données sur les émissions pour l'enregis- les transducteurs à ultrasons ultra-précis et robustes en
trement, l'analyse, la visualisation et le transfert continus titane offrent une excellente résistance. La mesure du
des données sur les émissions et des états de fonctionne- débit volumétrique peut être simple ou multiple. Contrôle
ment ; PC et logiciel, sauvegarde automatique de toutes automatique du fonctionnement avec test du point zéro et du
les mesures ; jusqu'à 16 stations de mesure raccordables, point de référence.
connexion possible aux logiciels de supervision.
vitesse d'écoulement des gaz. La quan- de mesure. Le plus grand défi fut de certificat ont été externalisés auprès de
tité d'émissions est calculée au moins prouver la précision réelle du système partenaires d'Indmeas.
une fois chaque minute à partir des de mesure et la précision suffisante de
mesures recueillies. On obtient ainsi les l'étalonnage. Le choix s'est porté sur le Pour étalonner le système, avant l'arrêt
statistiques annuelles des émissions gaz naturel, le combustible de substi- estival, Indmeas mesure la quantité de
horaires. La fiabilité et la précision de tution de la chaudière. Avant son arrêt gaz alimenté dans la chaudière et es-
la mesure sont déterminantes. Le sys- estival, la chaudière fonctionne uni- time la quantité de carbone présente
tème de mesure des gaz à effet de serre quement au gaz naturel pur pendant dans le combustible lorsque l'installa-
GHG-Control ne nécessite presque pas trois à quatre jours. La teneur en car- tion fonctionne au gaz naturel. La vi-
de maintenance. Sa disponibilité est bone du gaz naturel est suffisamment tesse d'écoulement des gaz rejetés est
supérieure à 97 % et son incertitude de homogène. Pour déterminer le débit ensuite mesurée et la quantité totale de
mesure inférieure à 2,5 %. volumique, il faut connaître la vitesse dioxyde de carbone calculée. Elle est
d'écoulement des gaz rejetés et le dia- déterminée en mesurant la concentra-
Le défi d'un étalonnage précis mètre précis de la cheminée. La mesure tion en dioxyde de carbone des gaz et
La mesure des gaz rejetés paraissait du diamètre de la cheminée en acier au interprétée avec la quantité alimentée
impossible car l'étalonnage du système millimètre près est relativement aisée, dans la chaudière ou la quantité de
était trop fastidieux. C'est pourquoi les mais pour respecter l'exigence de pré- charbon brûlé.
experts de Indmeas Oy, une société cision, il est nécessaire de tenir compte
spécialisée dans la mesure industrielle, de la dilatation thermique. La mesure,
ont été chargés d'analyser l'incertitude le calcul précis et la délivrance d'un
18Mesure des gaz à effet de serre : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
Potentiels d'amélioration de la mesure et Collaboration étroite avec les experts de
du rapport SICK
« Nous utilisons un système de reporting Samuli Björkbacka est pleinement sa-
dans lequel sont saisies les mesures », tisfait du travail accompli par SICK. Les
explique Samuli Björkbacka, qui affirme échanges avec Kari Karhula, chef de pro-
que le système fonctionne parfaitement. duit chez SICK Finlande à Helsinki, ont
Seules des maintenances préventives porté leurs fruits. Selon M. Björkbacka,
ont été effectuées sur le système. La notre chef de produit est un partenaire
quantité d'émissions reste stable, sur- compétent et sympathique. Timo Väli-
tout en hiver, lorsque la chaudière tourne kangas, responsable du service après-
à plein régime. La qualité du charbon va- vente chez SICK, et notamment de la
rie fortement. En hiver, la teneur en eau maintenance du système, a également
du charbon est plus élevée qu'en été. La fait preuve d'un engagement total. Le
chaudière à houille traverse plusieurs montage s'est déroulé dans de bonnes
états de fonctionnement selon le scé- conditions. Des membres de l'équipe de L'appareil de mesure du flux volumétrique
nario de production. Avant, on calculait maintenance de la société de Martin- FLOWSIC100 mesure la vitesse d'écoule-
l'écoulement des gaz rejetés avec une laakso se sont chargés des préparatifs ment des gaz
formule basée sur l'angle de pale. Mais pendant une semaine, ce qui a permis
ce mode de calcul était devenu incor- d'installer le système de SICK en seule-
rect. Aujourd'hui, la formule n'est plus ment quelques jours. Les appareils ont 900 GWh de chauffage urbain, ce qui
utilisée. On emploie désormais des va- été livrés à temps et tout s'est passé correspond à une puissance moyenne
leurs précises et réelles pour calculer les comme prévu. La précision du système d'env. 100 MW. Ceci comprend presque
émissions. après l'étalonnage d'usine était celle at- les deux tiers de l'énergie de chauffage
tendue. Dès la fin du montage, on a pu urbain produite par la chaudière à houille
« La bande transporteuse peseuse du mesurer le débit. de Martinlaakso. Ces dernières années,
charbon n'aurait pas répondu aux nou- l'arrêt estival a duré deux mois. Mais se-
velles exigences concernant la déter- Solutions de contrôle des émissions et lon l'estimation de Samuli Björkbackas,
mination de la quantité de charbon », des procédés dans un nouvel incinéra- la période de réserve sera prolongée à
explique Björkbacka. Le nouveau sys- teur de déchets 5 ou 6 mois. Si l'incinérateur de déchets
tème de mesure fournit des valeurs plus Le nouvel incinérateur de déchets de produit plus de chaleur, la chaudière à
précises et des outils d'exploitation des Vantaan Energia a été mis en service à houille sera arrêtée plus tôt.
informations plus performants au cours l'automne 2014. Ce projet a fait appel à
de la surveillance des processus de l'ins- un grand nombre d'analyseurs de gaz, Vantaan Energia a toujours été un four-
tallation. M. Björkbacka explique qu'il est d'appareils de mesure de poussière, de nisseur d'énergie responsable. En plus
encore possible d'améliorer la mesure et solutions d'analyse et de débitmètres de de nombreuses améliorations, l'introduc-
l'établissement de rapports, deux tâches gaz à ultrasons de SICK. L'incinérateur tion de la mesure précise des émissions
d'égale importance. de déchets doit produire annuellement reflète la modernité de l'entreprise. À
Martinlaakso, la mesure des émissions
de dioxyde de carbone respecte désor-
mais les critères de précision de l'UE. La
nouvelle technologie de SICK permet de
gagner du temps et de réaliser des éco-
nomies. (ro)
Infos sur le client à l'adresse
L'analyseur de gaz IR in situ GM35 est installé sur la cheminée et détermine la suivante :
concentration en CO2 directement dans la conduite des gaz www.vantaanenergia.fi
19ENTRETIEN AVEC JOSEF WALTISBERG
« LES PIERRES PEUVENT RÉSERVER
DES SURPRISES. »
L'ingénieur en génie mécanique suisse Josef Waltisberg connaît le secteur du ciment
et la technique de mesure comme personne. Pendant plus de 30 ans, il fut direc-
teur de projet et consultant dans un groupe cimentier international. Aujourd'hui, il est
conseiller environnemental international. Il a accepté de répondre aux questions de
SICK.
SICKinsight : M. Waltisberg, y a-t-il des très attention à la matrice de gaz car elle
particularités concernant la mesure des peut influencer de manière imprévisible chets près de Zurich. Ni au glycol : pour
polluants dans les cimenteries ? le principe de mesure sélectionné. accroître la puissance de broyage, on a
utilisé un adjuvant à base de glycol. Mal-
Josef Waltisberg : Bien sûr ! Dans les SICKinsight : Que peut-il se passer ? heureusement, la ligne de glycol était
centrales à charbon, la composition des très proche de la ligne HCI lors de la me-
polluants ne dépasse jamais certaines Josef Waltisberg : Les pierres et les mé- sure en absorption. La valeur HCl passa
limites, quel que soit le type de charbon langes peuvent réserver des surprises. soudainement de moins de 4 à 40 mg/
utilisé. Dans les cimenteries, toutes les Par exemple, nous sommes déjà tombés m3, bien au-delà de la limite. Le person-
émissions, exception faite des oxydes sur des traces d'iode. Cette substance nel de l'usine était proche de la crise
d'azote, proviennent des matières pre- fausse la mesure du mercure. Personne cardiaque. SICK a très bien réagi. J'ai
mières. Par exemple, les micro-éléments ne pense à l'iode quand de la fumée tout de suite sauté dans le bac pour me
d'une carrière suisse peuvent être tota- rougeâtre s'échappe soudainement de rendre à l'usine de SICK à Meersburg.
lement différents de ceux d'une carrière la cheminée. C'est ce qui est arrivé ré- Nous y avons testé l'effet du glycol sur
américaine. C'est pourquoi, il faut faire cemment dans un incinérateur de dé- un appareil. Nous avons identifié l'erreur
20Entretien : FOCUS DES PROCESSUS PROPRES
Plus tard, nous avons testé les premiers des fours. En Allemagne, en 1950, il fal-
appareils de mesure en usine. C'était lait 8.000 kJ pour cuire un kilo de brique.
parfois du bricolage ! C'est ainsi qu'un En 1980, il n'en fallait plus que 4.000 kJ
représentant suisse de SICK a conçu le alors qu'aujourd'hui on est à moins de
premier appareil de mesure à chaud. 3.500 kJ. En Europe, la mesure conti-
SICK nous a ensuite présenté le proto- nue de nombreux polluants est devenue
type du GM21, un appareil de mesure obligatoire et les applications de mesure
combiné pour la poussière et le SO2. Il sont de plus en plus exigeantes en rai-
a été associé aux appareils NOXdans son des adjuvants et des combustibles
plusieurs usines bien qu'il n'y avait alors de substitution.
pas d'obligation de mesure. Plus tard, le
groupe a décidé de son plein gré de fixer SICKinsight : Avez-vous souvent rempla-
et de contrôler des normes de mesure. cé l'équipement de mesure ?
Dans plusieurs pays, elles sont deve-
nues réglementaires. Josef Waltisberg : Non. Les appareils
conçus au début des années 2000 rem-
SICKinsight : Comment ont évolué les plissaient déjà les exigences qui sont de-
applications de mesure ? venues réglementaires bien plus tard. Je
me souviens d'un cas où nous voulions
Josef Waltisberg : Dans les années 80, utiliser un certain combustible de subs-
tout le monde parlait du NOX. Plus tard, titution. Les autorités ont exigé que nous
le 17e règlement d'exécution de la loi fé- mesurions le HCI. L'usine le faisait déjà
dérale sur la protection contre les émis- depuis longtemps, mais ce n'était pas of-
sions pour les incinérateurs de déchets ficiel. Il a donc simplement fallu adapter
est devenue la référence. On a d'abord la mesure au système de calcul officiel.
commencé par utiliser les déchets so- Nous avons également été obligés de
lides comme combustible afin de ré- mesurer la composition des gaz dans le
duire les coûts. Le CO2 est également four. Pour cela, nous avons utilisé des
devenu une question majeure car les sondes de prélèvement spéciales et les
cimenteries rejettent trois fois plus de systèmes d'analyse de gaz les plus ro-
dioxyde de carbone que les centrales à bustes du marché. Le gaz est dissipé à
charbon. Aujourd'hui, les déchets alle- environ 1.000°C à l'entrée du four avec
et l'avons corrigée en usine sur une autre mands composent déjà les deux tiers une concentration en poussière de 0,5 à
ligne d'absorption du glycol. des combustibles. L'augmentation du 1 kg par mètre-cube de gaz, ce qui repré-
prix de l'énergie a obligé les cimenteries sente un véritable défi pour les sondes
SICKinsight : Comment avez-vous vécu à réduire la consommation de chaleur de prélèvement.
les diverses évolutions de la technique
de mesure ?
Josef Waltisberg : Jusque dans les an-
nées 80, il n'y avait pas de règles. À
« Le gaz est dissipé à environ 1.000°C à l'entrée du
cette époque, mon responsable m'avait four avec une concentration en poussière de 0,5 à
demandé de noter quelques idées sur
l'oxyde d'azote. C'est comme ça que j'ai 1 kg par mètre-cube de gaz, ce qui représente un
écrit le premier rapport sur le NOX. Il m'a
dit : "Intéressant, mais pensez-vous que véritable défi pour les sondes de prélèvement. »
nous aurons un jour des problèmes ?".
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