Trends in automation - Festo
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trends
in automation
Le magazine clients de Festo 2.2013
Inspiration
Le génie de l’eau
Interview du Professeur Cornel
sur les nouveaux systèmes
d’approvisionnement en eau
Repères
Libre choix
Efficacité énergétique,
comparatif des technologies
Synergies
Feu de tout bois
Marche régulière de la
déligneuse à grande vitesse
grâce à l’amortissement PPS
Dossier
L’eau, enjeu planétaire
L’automatisation moderne épargne les ressources
Ajuster, c’était hier
Le vérin normalisé DSBC pardonne l’oubli.
Car l’amortissement de fin de course
intégré PPS assure automatiquement un
amortissement optimal et donc une
mise en service rapide. Et l’ajustage ?
Oubliez-le !
www.festo.ch/fr
L’eau, une évidence ?
Chère lectrice, cher lecteur,
Le dioxyde d’hydrogène, de formule H2O, que l’on connaît
communément sous le nom d’eau, est le constituant légendaire
de toute vie. Même si les réserves internationales en eau de
1386 km3 semblent immenses, l’eau devient une mégatendan-
ce, et ce, de manière dramatique.
Si l’on fait abstraction de l’eau salée, des glaciers et de l’eau
en partie non utilisable, seuls 0,649 % de toutes les réserves
d’eau sont encore disponibles pour la consommation. Répar-
ties de manière très inégale, ces réserves se raréfient du fait
de la croissance fulgurante de la population. Aujourd’hui
déjà, 1 milliard d’êtres humains n’a aucun accès à une eau
potable propre. 2,6 milliards sont sans approvisionnement
ni système d’évacuation des eaux usées. Quotidiennement,
10 000 personnes meurent des conséquences du manque
d’eau. Selon l’Unesco, les deux tiers de la population mondiale
seront concernés par la pénurie d’eau dès 2025 et la lutte pour
l’eau deviendra un facteur de déstabilisation.
Les approches essentielles pour désamorcer le « problème de
Bruno Huber, Directeur Festo Suisse l’eau » sont, outre une démarche économe, de meilleures et
nouvelles technologies de récupération de l’eau potable, mais
aussi une exploitation multiple graduelle (eau potable, eau
ambiante, eau de rinçage). L’une des conditions essentielles
de gestion efficace des réserves d’eau est l’automatisation
étendue. Ici aussi, Festo entre en jeu. Grâce à les produits et
applications issus de l’automatisation de processus, Festo
fournit une contribution essentielle à l’automatisation, qu’il
s’agisse de récupération de l’eau potable ou de traitement
des eaux usées.
Découvrez, sur les pages qui suivent, plus d’informations sur
les projets réalisés en matière d’alimentation en eau et
d’évacuation des eaux usées et inspirez-vous en pour vos
applications.
Cordialement,
Bruno Huber
Dossier L’eau, enjeu planétaire :
l’eau propre gagne en importance avec la
croissance de la population mondiale. Ce numéro
de trends in automation montre comment
les technologies de process et d’automatisation
modernes permettent d’optimiser la gestion de
cette ressource vitale.
trends in automation
2.2013
Editorial 3
Panorama 6 NanoForceGripper :
Festo dans le monde 47
Soft Stop 49
Jeu-concours/Mentions légales 50
12 étude du Bionic
Learning Network.
Repères
Force d’adhérence sans énergie
Les geckos sont les artistes grimpeurs
parmi les reptiles. Ils parviennent à
s’agripper même sur du verre. Les
8 « Un sujet brûlant porte sur l’ap-
provisionnement en eau potable et
l’évacuation des eaux usées des
ingénieurs du Bionic Learning Network
ont examiné leur pattes de près. 12
mégapoles en forte croissance. »
Le bon choix
Quelle est la plus efficace des énergies :
Inspiration
l’électricité ou la pneumatique ?
Service d’info Quels sont les avantages de l’une des
Vous pouvez maintenant technologies par rapport à l’autre ?
consulter en ligne les Le génie de l’eau Pour certains experts, une question de
brochures ou les Le Professeur Peter Cornel fait partie convictions. 14
télécharger sur des sommités mondiales de la distribution
www.fest.ch/fr/trends et de l’assainissement de l’eau. Dans
l’interview, il parle des défis à relever dans
Sélectionnez le numéro les mégapoles et de l’avenir technolo-
is souhaité. C’est tout ! gique d’une gestion durable de l’eau. 8
2.2013 trends in automation
Sommaire 4 5 –
16 La consommation mondiale
d’eau a triplée au cours
des 50 dernières années.
Impulsions 34 Projet pilote réussi :
Bassin de rétention des eaux
pluviales automatisé à autarcie
énergétique.
Dossier
L’eau, enjeu planétaire
Synergies
L’approvisionnement mondial
en eau propre et l’assainissement
énergétiquement efficace des
eaux usées font partie des grands Pays des ressources Fabrication ultra-rapide des pipettes
défis de l’avenir. Une automati- La Russie fait partie des nations du globe Grâce aux installations à grande vitesse
sation de process qui ménage les possédant le plus grand nombre de de Zubler Handling AG, la fabrication des
ressources, jouera à cet égard un ressources naturelles. Son industrie pro- consommables pour le génie médical est
rôle déterminant. 16 ductrice a également mis le cap sur à la fois rapide et fiable. 42
la croissance. 30
Autres articles du même dossier Economie d’énergie par la pneumatique
Le génie de l’eau 8 Réguler la pluie A Saint-Pétersbourg, la technique d’auto-
Réguler la pluie 34 Les bassins de rétention des eaux plu- matisation pneumatique Festo contribue au
Economie d’énergie par viales évitent la surcharge des stations traitement de l’eau potable avec des solu-
la pneumatique 44 d’épuration. Un système de commande tions énergétiquement efficaces. 44
automatisé à actionneurs pneumatiques
fonctionnant en autarcie énergétique
Entre nuage de pluie et robinet est garant de la sécurité mais aussi de
Grâce à ses systèmes de formation pour faibles coûts. 34
le secteur de l’eau, Festo Didactic propose
des formations axées sur la pratique et Parfaitement emballés
contribue directement au fonctionnement Une came électronique et des axes élec-
durable des stations d’épuration et des triques à courroie crantée reproduisent
centres de distribution des eaux. 22 parfaitement les mouvements d’une main
humaine. 36
1,2 million
Le portail d’assistance Festo propose de A vos planches, prêts, partez !
nombreuses informations d’après-vente, La nouvelle déligneuse à grande vitesse
même via smartphone. 24 de Söderhamn Erikssons optimise le
dressage des planches. Des vérins nor-
Deux mondes en mutation malisés DSBS à amortissement PPS lui
Améliorer la productivité avec des solu- confèrent un fonctionnement silencieux
tions Fluid et Motion Control d’un fournis- et une longue durée de vie. 40
seur unique. Les vannes fluidiques
facilitent l’automatisation d’usine. 26
Comme peint Lorsque l’eau et la terre ferme se ren- lagunes en perpétuel changement. Sur la contrent, elles produisent des images photo, l’embouchure du Khor al Adaid qu’un peintre n’aurait pu mieux imaginer. ressemble par sa forme et ses couleurs L’un des exemples les plus impression- à un large éventail arborescent. Là où nants de la force créatrice de l’eau est l’eau salée du golf persique et les dunes fourni par le Khor al Adaid au sud du Qatar. de sables culminant à 70 m du désert Le flux et le reflux y parcourent un détroit Rub al-Chali se confondent, un écosystème de dix kilomètres de long et de seule- unique en son genre s’est formé au cours ment 600 m de large qui débouche dans de millénaires. un lac intérieur. La force du courant y est énorme. Il y creuse un paysage de
2.2013 trends in automation
Panorama 6 7–
Photo : © GeoEye
Interview
Le génie de l’eau
Le Professeur Peter Cornel fait partie des sommités mondiales de la distribution et de
l’assainissement de l’eau. Dans l’interview de trends in automation, il décrit entre autres
comment des installations de traitement d’eau semi-centralisées permettent d’économiser
jusqu’à 40 pour cent de l’eau potable. Dans les mégapoles croissantes du monde se
développe aujourd’hui l’avenir technologique d’une gestion durable de l’eau.
Vous êtes en charge de la discipline Technologies des eaux qualité proche de la nature, mais autorisant aussi un usage
usées de l’université technique de Darmstadt, dirigez des projets multiple.
de recherche, intervenez comme expert et éditeur de journaux
scientifiques et êtes membre du comité directeur de nombreux Vous évoquez les expériences européennes avec la
organismes. Quelle est cette force qui vous anime ? protection des eaux. D’autres nations doivent-elles encore
passer par ce développement ?
Professeur Peter Cornel : Lorsque j’étais étudiant en génie
chimique, la forte pollution des eaux dans l’Europe des années Cornel : Par rapport à de nombreuses nations économiques
1970 m’a marqué. Devant les barrages du Main et du Rhin actuellement en plein développement, nous avons en Allemagne
s’accumulaient des montagnes de mousse. C’est à cette époque et en Europe une avance de plusieurs décennies en matière
seulement qu’on a commencé à prendre conscience de l’environ- d’infrastructure et de technologie de traitement des eaux usées.
nement. Ce qui m’a animé jusqu’à ce jour, ce n’est pas en Les mêmes erreurs que nous avons commises au cours des
premier lieu le perfectionnement de procédés et d’appareillages années 50 et 60 en privilégiant la croissance économique, ont
qui ne sont que les moyens de la fin, mais la protection de la été commises et le sont encore sous une forme similaire par
nature et des eaux. Il faut cependant être suffisamment réaliste les pays en développement. Par exemple en Corée et dans les
pour comprendre que les fleuves fortement fréquentés tels états dits tigres asiatiques dans les années 90. Nous obser-
que le Rhin, le Main, le Neckar et autres ne peuvent plus avoir vons également cette évolution en Chine : la priorité est d’abord
aujourd’hui une eau de qualité comparable à celle d’un torrent accordée à la croissance, l’environnement vient seulement
de montagne resté intact. L’objectif doit être une grande des années plus tard. Une chose mérite à cet égard d’être notée :
ce n’est pas le soucis de l’environnement qui est à l’origine
de la protection de l’environnement, mais ce sont presque tou-
Portrait
jours des nécessités économiques. Lorsque l’agriculture se
Professeur Peter Cornel plaint p. ex. de la toxicité de l’eau fluviale utilisée pour l’irrigation,
il en résulte la nécessité économique de nettoyer les eaux usées
Peter Cornel a effectué des études de génie chimique avant leur rejet dans les eaux courantes. Les coûts de produc-
à l’université de Karlsruhe, Allemagne, où il a soutenu tion d’eau potable augmentent également au fur et à mesure que
une thèse de doctorat en 1983. Il a ensuite effectué des la pollution des eaux fluviales augmente. Le moteur est ici
recherches à l’université Stanford en Californie. Après non pas l’écologie mais l’économie.
14 années d’activités dans la construction internationale
d’installations, il a pris la direction, en tant que profes- Peut-on par conséquent transposer en l’état en Extrême-
seur en technologie des eaux usées, de l’institut IWAR de Orient les stratégies appliquées au cours des dernières décennies
l’université technique de Darmstadt. Depuis 2005, il est en Europe ?
professeur à titre honorifique de la Qingdao Technical
University en Chine. Le Professeur Peter Cornel fait partie Cornel : Les problèmes des pays en développement se distinguent
des sommités mondiales du domaine de la distribution et nettement de ceux que nous avons ou avions en Europe. Une
de l’assainissement de l’eau. Des organismes de recherche question majeure est soulevée par l’approvisionnement en eau
tels que la communauté de recherche allemande (Deutsche potable et l’évacuation des eaux usées des mégapoles en forte
Forschungsgemeinschaft) et le ministère fédéral de l’édu croissance. Lorsque je me suis rendu à Shanghai, il y a vingt
cation et de la recherche ainsi que de nombreux journaux ans, la ville comptait près de sept millions d’habitants, on estime
scientifiques font confiance à son savoir et à son expé- qu’elle en compte aujourd’hui 17 à 22 millions. A la fin des
rience en tant qu’expert. Outre ses nombreuses fonctions années 90, nous avons discuté, avec les collègues de l’université
de direction dans des comités scientifiques, le professeur de Tongji, de l’évacuation des eaux usées ainsi que de la taille
Cornel est également membre du comité de direction du et de la conception de la nouvelle installation d’épuration.
German Water Partnership.
« Les développements des nations
économiques en pleine expansion
pourront dans dix, vingt ans servir
de modèle pour l’Europe. »
Peter Cornel, Institut IWAR TU Darmstadt
L’installation est à présent terminée et elle est, pour autant les villes pour l’irrigation des jardins publics. Ainisi, la même
que je sache, la plus grande au monde. Mais personne à l’époque eau n’est pas utilisée une seule fois, mais trois fois.
ne pouvait prévoir une telle croissance exponentielle de la
population de sorte qu’elle ne répond déjà plus aujourd’hui Un des gros avantages de ces installations semi-centralisées
aux exigences. est la souplesse d’agrandissement de leur taille en fonction
de la croissance urbaine. Elles permettent de bien mieux
Comment y faire face ? maîtriser la conception prévisionnelle des mégapoles qu’avec
des solutions de distribution et d’évacuation centralisées.
Cornel : De tels développements exigent des solutions qui Les installations semi-centralisées sont idéales pour des unités
dépassent les structures disponibles dans le monde occiden- urbaines de 50 000 à 70 000 habitants.
tal. Alors que nous utilisons l’eau en règle générale une seule
fois puis l’évacuons comme eau usée, les mégapoles ne peuvent Existe-t-il déjà de telles installations semi-centralisées de
pas se permettre un tel usage extensif. On ne peut pas transpor- traitement et d’utilisation des eaux ?
ter l’eau sur de longues distances, lui faire subir un traitement
de haute qualité puis ne l’utiliser qu’une seule fois. Les systèmes Cornel : à Qingdao, l’institut IWAR construit en collaboration
centralisés, constitués d’une grande station d’épuration, alimen- avec notre université partenaire à Tongji ainsi qu’avec la ville
tée par des canalisations d’eau usée, ne sont plus d’actualité de Qingdao et les organisateurs des floralies internationales
car ils sont incompatibles avec la croissance urbaine en Asie et 2014 de même qu’avec le soutien des ministères de la re-
ne satisfont plus aux exigences de protection des ressources. cherche allemand et chinois, une installation de référence pour
12 000 personnes. En plus de la distribution et de l’épuration
Comment faire face aux nouveaux défis que posent les de l’eau, l’installation se charge également des déchets
mégapoles à la distribution et à l’assainissement de l’eau ? organiques tels que ceux de la cuisine. L’énergie qui en est
extraite assure l’autarcie énergétique de l’installation.
Cornel : Les nouvelles unités d’habitation des mégapoles Nous contribuons ainsi non seulement au traitement de l’eau
chinoises sont souvent construites pour plusieurs dixaines de mais aussi à l’élimination des déchets.
milliers d’habitants par un seul investisseur. Il est alors sensé
que celui-ci construise en même temps les équipements de Ceci montre clairement que les solutions écologiques de
distribution et d’assainissement de l’eau. Les eaux usées peu l’avenir mettront en œuvre plusieurs disciplines. Le traitement
polluées des douches, éviers et lave-linge, dites eaux grises des eaux usées et des déchets font également intervenir
peuvent être nettoyées puis être réutilisées comme eau sanitaire la gestion de la chaleur et de l’énergie. Le traitement des eaux
ou industrielle pour les chasses d’eau. Ceci permet d’économi- usées nécessite en effet de l’énergie et celle-ci peut être
ser entre 30 et 40 pour cent de précieuse eau potable. La qualité extraite des déchets. Le succès des solutions semi-centralisées
de l’eau sanitaire ou industrielle suffit pour les toilettes. Ces est aussi déterminé pour une part croissante par le degré
eaux peuvent être nettoyées à peu de frais pour être incolores, d’automatisation. Notamment dans le domaine de la télésur-
inodores et hygiéniquement irréprochables. L’eau fortement veillance sous forme de techniques de mesure en ligne qui
polluée des toilettes et éventuellement de la cuisine peut être simplifient et accélèrent les opérations de contrôle-commande.
nettoyée en cas de besoin de sorte à pouvoir l’utiliser dans Viennent s’y ajouter des solutions efficaces du domaine de2.2013 trends in automation
Inspiration 10 11 –
Informations de première main :
Le Professeur Peter Cornel en
conversation avec notre rédacteur.
l’automatisation de process qui réduisent la consommation ponibilité régionale est fort disparate, c.-à-d. qu’il y a de l’eau
énergétique des installations et en accroissent la fiabilité. en excès dans certaines régions tandis que règne la pénurie
dans d’autres.
Ces développements sont-ils aussi une voie d’avenir pour
les actuels pays de haute technologie ? Les mers toutefois constituent en principe une réserve mondiale
suffisante. La désalinisation de l’eau de mer est cependant
Cornel : Le développement qui a lieu dans les mégapoles profite coûteuse en énergie et exacerbe la question d’une transforma-
des progrès et de l’expérience acquise en Europe et aux USA. tion neutre en CO2 de l’énergie. L’énergie dite « biologique »,
L’Allemagne fait aussi partie à cet égard des leaders technolo- c.-à-d. l’énergie sous forme de biogaz ou de biocarburants n’est
giques. Comme nous devrons également, à l’avenir, réviser pas vraiment une solution car les végétaux fournisseurs d’énergie
notre approche en matière d’utilisation de l’eau, changement consomment également des quantités considérables d’eau.
climatique oblige, les développements des nations écono- Pour produire un litre de biocarburant, on a besoin, selon le lieu
miques en pleine expansion pourront dans dix, vingt ans nous et les conditions générales, de plusieurs centaines de litres d’eau.
servir de modèle.
D’où la nécessité de technologies innovantes, énergétiquement
La population mondiale ne cesse d’augmenter et l’ONU efficaces. Quelle peut être leur contribution à l’avenir ?
s’attend d’ici 2025 a une population de 8 milliards d’habitants,
voire de 11 milliards en 2100. Les réserves d’eau du globe Cornel : Nous devons faire baisser la consommation d’eau
suffiront-elles pour tous ? spécifique. Par la mise en œuvre de techniques nouvelles
et efficientes mais aussi en changeant nos habitudes d’utilisation.
Cornel : Les pronostics de croissance de la consommation Si les nouvelles technologies permettent de faire nettement
d’eau sont par nature difficiles, car la consommation d’eau baisser la consommation d’eau, elles relâcheront également la
n’augmente pas proportionnellement à la croissance de pression exercée sur les milieux politiques. Car ceux-ci auront
la population. La question décisive est de savoir comment à l’avenir à relever de grands défis. Les pays riverains de fleuves
évoluera l’économie mondiale. D’une part la consommation et lacs devront s’accorder sur la quantité d’eau que chacun
d’eau augmente dans les ménages et l’industrie avec le est en droit de prélever. Ceci comporte sans nul doute un fort
bien-être. Les habitudes alimentaires jouent également un potentiel de conflit. C’est en cela que la technologie peut
rôle. Nous utilisons 80 à 85 pour cent de l’eau pour la pro soutenir la politique. Si des solutions mondialement efficaces
duction d’aliments. Plus il y aura d’individus qui passeront de distribution et d’assainissement de l’eau sont mises en
d’une alimentation majoritairement végétarienne à la con place, la consommation d’eau pourra être maintenue à un niveau
sommation de viande, plus la consommation d’eau de l’agri supportable. Elles aideront les populations, garantiront et
culture augmentera. Par ailleurs nous gaspillons actuellement amélioreront une qualité de vie qui ne sera pas assurée au détri-
encore beaucoup d’eau notamment par des techniques ment de la nature, évitant ainsi des conflits d’intérêt.
d’irrigation inefficaces. L’inondation à grande échelle des
champs consomme nettement plus d’eau que l’irrigation
au goutte-à-goutte en sous-sol. Ces tendances opposées ne
facilitent pas les prévisions. Mais de nos jours déjà la disRecherche : étude NanoForceGripper
Force d’adhérence
sans énergie
Les geckos sont les artistes grimpeurs parmi les reptiles. Ils parviennent à
s’agripper même sur du verre. Les ingénieurs du Bionic Learning Network
ont examiné leur pattes de près. Résultat : le NanoForceGripper. Il assure la
préhension en douceur et énergétiquement efficace de surfaces sensibles.
Photo : © iStockphoto.com/GlobalP
Adhérence pure : le gecko se déplace
sans difficulté même sur des surfaces
de verre.2.2013 trends in automation
Repères 12 13 –
Projet de recherche NanoForceGripper : le préhenseur bionique saisit Le préhenseur sous microscope : la nanostructure de la feuille
des smartphones grâce aux forces de Van-der-Waals et les relâche grâce grossie 400 fois.
à l’effet FinRay.
L
es geckos peuplent la terre depuis Son secret est dévoilé par le microscope préhenseurs. Le NanoForceGripper
plus de 50 millions d’années. Le électronique : un véritable tapis de poils retient durablement la pièce prise sans
secret de leur succès est sous leur très fins. Entre chacun de ces poils et les nécessiter d’énergie. Une faible force
pattes. Les doigts de pieds des molécules de surfaces lisses agit l’inter antagoniste est uniquement requise pour
petits grimpeurs possèdent une énorme action de Van-der-Waals. La force d’un relâcher la pièce. Le mécanisme push-
force d’adhérence. Une raison suffisante petit poil est infime. Mais pour le gecko push incorporé au préhenseur actionne
pour les spécialistes Festo de bionique comme pour le NanoForce Gripper, elle est automatiquement la structure adaptative
de les imiter dans un projet de recherche multipliée par 29 000 par cm2. Le gecko lors du dépôt de la pièce saisie. Grâce
actuel, bien sûr non pas en grimpant est ainsi capable de tenir jusqu’à 10 kg à sa structure innovante, le NanoForce-
mais avec le NanoForceGripper. Le préhen- d’une seule patte. Gripper se passe d’actionneurs ou de
seur bionique imite avec succès la patte commandes additionnels.
du gecko. Il est capable de saisir et de Lâcher en douceur par l’effet de nageoire
relâcher la surface absolument lisse d’un Le dessous du NanoForceGripper est Réduction de la consommation
smartphone sans y laisser de traces. revêtu d’une feuille dite Gecko nanoplast. d’air comprimé
Le préhenseur a été conçu dans son Cette étude de conception montre
Les nanoforces adhèrent fortement ensemble en 2012 dans le cadre d’une ce que pourrait être une automatisation
Son nom est tout un programme. Le Nano étude du Bionic Learning Network Festo. énergétiquement efficace à l’avenir. Elle
ForceGripper, un prototype, fonctionne Dans une installation pilote, il prélève illustre l’exploitation intelligente d’un
avec des forces qui s’exercent au niveau des smartphones sans prise mécanique, énorme potentiel d’économie d’énergie à
atomique et moléculaire : les forces dites en se posant directement à la surface partir de composants d’automatisation
de Van-der-Waals. Ce sont également de l’écran. Pour pouvoir se détacher de existants. La mise en œuvre de NanoForce-
celles dont se sert le gecko. Sans sécré- cette structure lisse, les chercheurs Gripper permet de réduire durablement la
tions collantes ou ventouses, le petit Festo ont étudié de près le gecko et plus consommation d’air comprimé par rap-
grimpeur escalade des plans verticaux. précisément ses doigts. Le gecko dé- port aux autres systèmes à aspiration.
tache ses poils, retenus par les forces de Le préhenseur bionique ouvre donc non
Van-der-Waals, tout simplement en dé seulement de nouvelles perspectives
roulant ses pattes. Le NanoForceGripper de préhension « sans contact ». Il montre
procède de la même façon en se servant aussi de façon impressionnante com-
d’un autre principe bionique : l’effet ment des technologies novatrices contri-
finRay qui imite les nageoires codales de buent à une fabrication industrielle
poissons. Lorsqu’une force est appliquée, durable selon le mot d’ordre « de la nature
la structure de maintien du NanoForce- pour la nature ».
Gripper, plane à l’origine, s’incurve. La sur-
face de maintien active, revêtue de la www.festo.com/fr/nanoforcegripper
feuille, rétrécit progressivement et l’objet
retenu se détache en douceur.
Maintien sans énergie
Le principe de détachement du Nano
ForceGripper d’une surface repose sur
l’effet push-push. Le maintien sans
Mécanisme push-push : Activation de énergie et la préhension énergétiquement Images animées :
la structure sans actionneurs ni commandes efficace avec mécanisme push-push Flashez simplement le code QR
additionnels. sont des nouveautés dans le domaine des et visionnez la vidéo.Efficacité énergétique, comparatif des technologies
Le bon choix
Quelle est la plus efficace des énergies : l’électricité
ou la pneumatique ? Quels sont les avantages de l’une
des technologies par rapport à l’autre ? Pour certains
experts, une question de convictions. Mais les préjugés
l’emportent souvent sur les faits. Ce comparatif met
les choses au clair.
S
elon l’application, l’efficacité 20 et 30 Ws. Si les actionneurs doivent par
énergétique est une question de contre demeurer dans une position
fonction. « Cette fonction doit donnée, la consommation d’énergie de
être d’abord clairement définie l’actionneur électrique monte en flèche
avant que l’utilisateur puisse opter pour à 247 Ws. Ce qui représente près de
la technologie d’entraînement, électrique vingt fois la consommation d’énergie de
Roland Volk,
ou pneumatique ou une combinaison des l’actionneur pneumatique (11 Ws). Innovation and
deux » explique Roland Volk, conseiller Technology
Festo en matière d’efficacité énergétique. L’actionneur pneumatique profite du fait Management Festo
Que faut-il comprendre concrètement ? qu’il n’a besoin d’énergie que pendant
La comparaison directe de deux action- le court moment de montée en pression.
neurs de même dimension, l’un élec- Le maintien en place proprement dit « En automati
trique, l’autre pneumatique, dans diverses
fonctions montre où se situent les avan-
se passe complètement d’une nouvelle
injection d’air comprimé et ne consomme sation, l’efficacité
tages respectifs. Le comparatif examine
des déplacements du point A vers le point
donc pas d’énergie. L’actionneur élec-
trique en revanche consomme en perma-
énergétique
B. Les consommations d’énergie qui en
résultent se distinguent nettement.
nence du courant pour rester dans la
position voulue. Plus l’arrêt dure, plus la
dépend toujours
consommation d’énergie de l’actionneur de l’application
Fonction 1 : déplacement et arrêt
Lors du déplacement sans force de pro-
électrique augmente par rapport à
l’actionneur pneumatique. industrielle consi-
cess additionnelle, l’actionneur électrique
consomme 25 Ws soit seulement un tiers Fonction 2 : préhension
dérée. »
de l’énergie requise par l’actionneur Les résultats du comparatif des pinces
pneumatique (78 Ws). Dans la fonction électriques et pneumatiques sont
« Pousser avec force de process », les similaires. Ils montrent bien combien la
deux technologies sont quasi à égalité bonne solution dépend d’une définition
avec une consommation d’énergie de claire de la fonction à exécuter. Si l’on2.2013 trends in automation
Repères 14 15 –
L’efficacité énergétique est payante
D’autres mesures, autres que le choix de la technologie, électrique
ou pneumatique, influencent la consommation d’énergie en
production. Les utilisateurs peuvent se procurer des résultats
concrets avec le calculateur d’économies Festo.
Une entreprise travaillant sur trois équipes et disposant d’une
puissance de compresseur de 160 kW peut ainsi économiser
jusqu’à 16 pour cent des coûts d’exploitation simplement en
utilisant des venturis à économiseur d’air.
www.festo.ch/calculateur
La solution est dans la bonne combinaison :
La solution la plus efficace est souvent une
combinaison des technologies électriques et
pneumatiques comme c’est le cas sur de
nombreux systèmes de manipulation Festo.
considère la consommation d’énergie sance, l’entraînement pneumatique
lors de la préhension, la pince pneumati offre des avantages.
que surclasse la pince électrique lorsque
les cycles sont longs et comprennent Lors du choix d’un système d’entraîne-
peu d’opérations de préhension. La pince ment, il convient également de tenir
1 2
pneumatique n’a besoin qu’une seule compte du coût total d’exploitation (Total
fois d’air comprimé pour le maintien per- Cost of Ownership). Les systèmes d’en
manent. Aucune énergie pneumatique traînement pneumatiques ont un coût
n’est nécessaire pendant la durée de la d’acquisition 8 à 10 fois inférieur à celui
prise. La pince électrique qui nécessite des systèmes d’entraînement élec-
de l’énergie électrique pendant toute la triques. Le coût d’exploitation est, selon
durée de la prise, ne peut être énergéti- la course et la durée de cycle, supérieur
3 4 quement plus efficace que la pince pneu- à celui des actionneurs électriques
matique que si l’application comporte ce qui peut se traduire par des durées
des cycles courts avec de nombreuses d’amortissement de plus de dix ans.
opérations de préhension.
www.festo.ch/fr/energysaving
C’est l’application qui décide www.festo.ch/fr/energyefficiency
L’électricité s’avère avantageuse pour les
5 6 fonctions de pur déplacement à grande
vitesse sur de longues courses. L’entraîne
ment électrique est en règle générale
énergétiquement efficace lorsque les
spécifications exigent un positionnement
flexible, des profils de déplacement is 2.13-01 | is 2.13-02
variables ou des vitesses élevées. Si l’on Services d’économie d’énergie |
7 8 souhaite par contre une manipulation Energy Efficiency@Festo
robuste ou une grande densité de puis- www.festo.ch/fr/trends
Mesures d’efficacité énergétique
9 10
1 Réduire le niveau de pression 2 Réduire
les pertes de pression 3 Réduire les volumes
à mettre sous pression et à l’échappement
4 Proscrire les surdimensionnements
5 Réduire la consommation de courant
6 Réduire les fuites 7 Réduire le poids
8 Raccourcir les longueurs de tuyau 9 Récupé-
rer l’énergie 10 Circuits économiseurs d’air
11 12 11 Réduire le frottement 12 Couper l’énergieElixir de vie et potentiel économique L’eau, enjeu planétaire
2.2013 trends in automation
Impulsions 16 17
–
L’un des plus grands défis de l’avenir est l’approvisionnement mondial en eau
propre. L’assainissement énergétiquement efficace des eaux usées y est intimement
lié. Une automatisation de process ménageant les ressources jouera à cet égard
un rôle déterminant.A
première vue, l’eau semble de la vie, il est également le préalable compliqué et coûteux. Le traitement
être une ressource quasi inépui- de notre civilisation moderne. La pluie, des eaux usées est un lourd défi à relever
sable. Or l’apparence trompe. source de notre alimentation en eau pas seulement pour l’économie et la
S’il est vrai que les deux tiers de potable, permet la culture de plantes utiles politique des pays en développement et
la surface du globe sont couverts d’eau, et l’aquaculture. De nos jours encore, pays émergents.
0,3 pour cent seulement sont disponibles les fleuves comptent parmi les principales
sous forme d’eau potable. Parmi les voies de transport des marchandises. La consommation d’eau augmente
1,38 milliards de mètres cubes environ qui Sans oublier : l’eau est le plus important Le Secrétaire général du cinquième
constituent les réserves d’eau totales élément de l’industrie. Forum Mondial de l’Eau, Oktay Tabasa-
de notre planète, 48 millions de mètres ran, a rappelé en mai 2009 que la
cubes sont de l’eau douce. La plupart Protéger l’eau par une gestion efficace consommation mondiale d’eau augmen-
n’est pas directement utilisable car il s’agit et économique doit être l’un des princi- tera de 40 pour cent au cours des
de la glace des calottes polaires, des paux objectifs des prochaines décennies. 20 prochaines années. Si la consomma-
glaciers et des étendues de permafrost. Les hommes ont besoin de biens indus- tion d’eau actuelle s’élève à près de
Le reste de l’eau du globe, soit près de triels, la production de biens industriels 4 500 milliards de mètres cubes par an,
97,5 pour cent, est constitué d’eau salée nécessite d’énormes quantités d’eau elle sera selon Tabasaran dans deux
ou saumâtre. et les hommes ont aussi besoin d’eau décennies de 6 900 milliards de mètres
propre pour vivre. L’un des objectifs prio- cubes. Sans compter que la consom-
La croissance exige de la responsabilité ritaires de l’industrie devrait être, après mation d’eau mondiale a déjà triplée au
Cet élément qui est un enjeu planétaire, avoir utilisé l’eau, de la restituer à la cours des 50 dernières années. Les
ne se contente pas de préserver le cycle nature à l’état pur, ce qui est cependant causes sont, entre autres, l’augmentation
H2O
L’eau non seulement façonne la
nature de manière fascinante,
elle est aussi unique par la diversité
de ses formes physiques. Car l’eau
se distingue de tous les autres
composés chimiques de la terre par
le fait qu’elle est la seule molécule
à exister à l’état liquide, solide
et gazeux. On ne parle cependant
d’eau qu’à l’état liquide. L’état
solide est de la glace et l’état ga-
zeux de la vapeur d’eau.2.2013 trends in automation
Impulsions 18 19 –
1 tasse de café
140 litres d’eau virtuelle
Eau virtuelle
Une pomme moyenne contient près gagne en importance dans le contexte
de 130 ml d’eau. Si l’on tient compte des flux globaux croissants de
1 kg de bananes
859 litres d’eau virtuelle de l’eau dite virtuelle, la pomme re- marchandises. Lorsque des biens
présente cependant près de 70 litres s’échangent au niveau mondial,
d’eau. On désigne par eau virtuelle ces transactions englobent à vrai dire
non seulement la quantité d’eau qu’un aussi l’échange de l’eau virtuelle
produit contient mais aussi le volume contenue.
1 steak (300 g) d’eau qui a été nécessaire à sa pro-
4500 litres d’eau virtuelle duction. Il s’agit par exemple de l’eau
de pluie ou d’irrigation dans l’agri-
culture ou de l’eau de refroidissement
utilisée dans l’industrie. Ce terme
de la population, l’urbanisation et domaines sociaux. Un des sujets essen- de l’ordre de 580 milliards de dollars US
l’industrialisation croissantes ainsi que les tiels à cet égard est le défi en matière pendant les dix prochaines annnées.
changements climatiques globaux. de gestion de l’eau pour satisfaire une La consommation d’eau de l’industrie doit
demande croissante. L’accès équitable à avoir baissé de 30 pour cent dès 2015,
Défi pour la gestion des eaux l’eau et la distribution de cet élément la construction de nouvelles installations
L’eau est, depuis les débuts de l’huma- vital joueront à l’avenir un rôle de plus en d’assainissement et de désalinisation
nité, source de litige. Trop d’eau ou trop plus important dans le monde. doit être accélérée et les peines encou-
peu, inondations ou sécheresses, les rues pour le franchissement de valeurs
civilisations évoluées de l’antiquité, du Le bien-être exige une utilisation efficace limites de qualité de l’eau renforcées.
moyen-âge ou des temps modernes L’approvisionnement en eau propre est Les communes sont encouragées à mettre
sont marquées par des conflits déclenchés plus que jamais un défi technique qui en place un système d’échange de quo-
par cet élément qui est à la fois source préoccupe les gouvernements du globe. tas d’émission concernant la qualité de
de vie et menace. Dans ce contexte, l’As- Car disposer d’eau est indispensable au l’eau de leur bassin hydrologique. Ceci
semblée générale des Nations Unies bien-être et à la croissance économique. offre aux acteurs de la gestion des eaux,
a déclaré 2013 année internationale de la C’est ce qu’illustre l’exemple de la Chine. opérant à l’international, de nouvelles
coopération dans le domaine de l’eau. Ses dirigeants font figurer la sécurité perspectives économiques.
Cette année internationale est destinée à de l’approvisionnement en eau parmi
attirer l’attention sur l’importance de les principaux objectifs de leur douzième
la coopération dans le domaine de l’eau et plan quinquénal. Les objectifs priori-
à montrer qu’elle pourrait être l’amorce taires sont des investissements dans la
d’une coopération mondiale dans d’autres distribution et le traitement de l’eauet une technique d’automatisation
modernes sont la clé qui permettra de
rendre les installations de traitement de
l’eau plus robustes et plus efficaces et
donc d’améliorer nettement le traitement
de l’eau et des eaux usées. »
Comment concevoir des solutions durables
pour les villes et communes à partir de
l’automatisation de process, c’est ce que
montre Alexander Riek, responsable
chez Festo du projet « Automatisation en
autarcie énergétique de réservoirs d’eau
décentralisés de la gestion de l’eau ».
La solution d’automatisation de l’associa-
tion intercommunale des eaux usées
de Weißach et de la vallée supérieure du
Saalbachtal repose sur de l’énergie
renouvelable, à savoir l’énergie solaire et
veille à ce que l’écoulement maximal
du bassin de rétention des eaux pluviales
vers la station d’épuration ne soit pas
Station de distribution de Nanjing : la croissance de la population et l’urbanisation font que la dépassé. Grâce à un modem GSM, l’ins-
distribution d’eau en Chine doit satisfaire à de sévères exigences. tallation peut être entièrement comman-
dée et surveillée à partir du poste de
contrôle-commande distant de la station
d’épuration. (Plus de détails à ce sujet
dans l’article p. 34.)
Autre exemple de mesures d’automati-
L’automatisation de process ménage sation réussies du domaine de la gestion
les ressources des eaux : la station d’épuration Seine
La gestion durable des eaux présuppose Grésillons près de Paris. Elle traite quoti-
des solutions efficaces de traitement de diennement 100 000 m3 d’eaux usées.
l’eau et d’assainissement des eaux usées. L’automatisation de 28 biofiltres assure
Les besoins en concepts novateurs sont l’acquisition et la supervision de toutes
stimulés par la croissance des mégapoles. les données des bassins de filtration,
L’automatisation des centres d’épuration ce qui a permis d’optimiser durablement
et de distribution de l’eau devient un le processus d’épuration.
élément indispensable du développement
urbain durable. C’est ce que confirme Des projets pilotes ouvrent la voie
Eckhard Roos, responsable du service La signification d’une automatisation
Process Automation Management chez intégrale, de l’actionneur au niveau
Festo : « Une reconception des process contrôle-commande, est illustrée par la2.2013 trends in automation
Impulsions 20 21 –
station de distribution d’eau Chua Chu
Kang à Singapour. Pour assainir l’eau
à traiter, on utilise des filtres de sable.
Le processus est entièrement commandé
par des vannes, actionneurs linéaires
et terminaux de distributeurs CPX/MPA
Festo. Les terminaux de distributeurs
communiquent via Profibus avec l’auto- Eckhard Roos, responsable Process
mate de niveau supérieur. Automation Management, Festo
Dans la plupart des 52 états africains,
les besoins en extension de capacité des
installations de traitement des eaux
« L’usage efficace des res-
vont également nettement augmenter à sources et de l’énergie sont des
l’avenir. Festo intervient déjà sur site
avec plusieurs projets. Parmi ceux-ci sujets cruciaux dans le secteur
Kleinbrack – une station de traitement de
l’eau du fleuve. Pour les stations de de l’eau/des eaux usées, aux-
Mossel Bay, près du Cap, Festo a fourni
une solution complète d’automatisation
quels nous devrons accorder
du processus de traitement de l’eau. toute notre attention à l’avenir. »
La capacité de l’installation a ainsi pu être
augmentée de 15 000 mètres cubes par
jour. Les travaux ont englobé la concep-
tion, la livraison, l’installation, le contrôle
et la mise en service de la nouvelle com-
mande de débit d’eau brute et de l’instal-
lation de filtration automatisée.
Partenaire en technologie de l’eau
Comme le montre ces exemples d’optimi-
sation réussie dans le secteur du trai- Festo propose des solutions d’automatisation personnalisées pour le trai-
tement des eaux usées, les installations tement communal et industriel de l’eau et l’assainissement des eaux usées.
communales et industrielles de traitement Des équipements rentables, fiables et robustes chez un seul fournisseur :
des eaux peuvent largement contribuer Festo fournit tout, des actionneurs jusqu’au niveau terrain, sous forme de com-
à améliorer l’efficacité énergétique et à posants ou de systèmes prêts à monter. Car la pneumatique constitue une
optimiser le processus de traitement de alternative intéressante et extrêmement fiable par rapport aux systèmes d’au-
l’eau. Si une distribution d’eau intelli- tomatisation électriques, notamment lorsqu’il s’agit de satisfaire les exi-
gente et un traitement des eaux usées gences du traitement et de l’assainissement de l’eau. La pneumatique, une des
efficaces travaillent main dans la main, le principales technologies de l’automatisation, se distingue par sa robustesse
nombre de ceux qui ont accès à une eau et par le faible coût des solutions systèmes.
propre pourra croître sans porter préjudice
à l’environnement. Pour plus de détails voir
www.festo.ch/fr/wasserFormation axée sur la pratique dans le secteur de l’eau
Entre nuage de pluie
et robinet
L’eau est un élixir de vie. Cependant, l’approvisionnement mondial en eau propre constitue
un défi de taille. Grâce à ses systèmes de formation pour le secteur de l’eau, Festo Didactic
propose des formations axées sur la pratique et contribue directement au fonctionnement
durable des stations d’épuration et des centres de distribution des eaux.
Structure autonome : Chaque station
compacte peut également être utilisée
comme système d’apprentissage au-
tonome.
L
a fourniture d’eau en quantité et Zoom sur les circuits hydrauliques
qualité suffisantes doit être améli- Le système de formation modulaire EDS ®
orée par une formation professi- (Environmental Discovery System Water
onnelle et continue, axée sur la pra- Management), conçu par Festo Didactic
tique, pour le secteur de l’eau. Yvonne en partenariat avec la société Deutsche
Salazar, Global Training Business Develop- Gesellschaft für Internationale Zusam-
ment chez Festo Didactic, souligne : « Une menarbeit (GIZ), simule tout le circuit de
formation professionnelle et continue effi- consommation de l’eau par l’homme. Ce
cace des collaborateurs dans le domaine dernier commence par l’acheminement
de la maintenance, de la surveillance et de de l’eau depuis les eaux souterraines
la régulation accroît l’efficacité énergé- ou les eaux de surface et s’achève à
tique et réduit les coûts d’exploitation des la distribution au consommateur, où
installations – ce sont des facteurs import- l’eau se transforme en eaux usées, en
ants d’évolution qui vont dans le sens du passant par le stockage et le traitement.
programme Green City. » Le transport de ces eaux usées jusqu’à
la station dݎpuration et les processus
d’épuration sont reconstitués. L’eau épu-2.2013 trends in automation
Impulsions 22 23–
Un succès progressif
Avec l’EDS® Water Management, le
système complexe de l’approvisi-
onnement en eau et du traitement
des eaux usées sur la base de mo-
Concret : Après l’adjonc- dèles partiels est divisé en sections
tion de « salissures », le claires, que l’on appréhende facile-
stagiaire suit le flux des ment, et réparti sur les quatre sta-
eaux usées et travaille
tions d’apprentissage compactes
sur des processus tels
que la sédimentation, la suivantes :
ventilation et le retour
des boues. 1. Traitement de l’eau
2. Approvisionnement en eau
3. Transport des eaux usées
4. Traitement des eaux usées
Les stations n’étant reliées que par
des tuyaux isolés et les systèmes de
Modèles partiels claire- commande étant individuellement
ment définis : Le systè- programmables, chaque station
me complexe de l’appro- compacte peut également être uti-
visionnement en eau et lisée comme système d’apprentissa-
du traitement des eaux
usées s’articule en qua-
ge autonome.
tre stations d’apprentis-
sage.
rée s’écoule à son tour dans un réservoir influences réciproques entre différentes essais et rend les liens compréhensibles,
représentant la source de prélèvement phases de procédures et d’estimer les au sens propre du terme. En outre, les
d’eau brute, bouclant ainsi le circuit. répercussions de mesures isolées sur états de l’installation, qui pourraient
tout le système. Il inclut des phases de s’avérer critiques dans la réalité, peuvent
Aperçu de tout le système processus comme les précipitations, la être testés sans danger. Yvonne Salazar
L’EDS ® Water Management transmet floculation et le dosage de chlore, la ges- souligne par ailleurs: « Grâce à l’EDS ®
les compétences requises pour le tion des différentes zones de pression, la Water Management, les formations peu-
fonctionnement efficace, sur le plan prévention des fuites d’eau, le transport vent être conçues en fonction de l’action
énergétique, des stations de pompage, de matières solides, la désinfection et souhaitée. Les essais n’étaient autre-
l’automatisation des processus et la la distribution d’eau. Après l’adjonction fois possibles qu’in vitro. Aujourd’hui,
surveillance des installations. Les unités de « salissures », le stagiaire suit le nous pouvons reproduire les facteurs
essentielles comme les pompes, les van- flux des eaux usées et s’exerce sur des d’influence réels et leurs interactions
nes, les servovérins et servorégulateurs processus tels que la sédimentation, et transmettre ainsi une compréhen-
et les capteurs ainsi que la synergie des la ventilation et le retour des boues. sion adaptée du processus. »
composants individuels sont examinées
par rapport à l’ensemble du système. Apprentissage par processus simulés www.festo.ch/fr/didactic
Cet examen permet d’identifier les L’EDS ® Water Management propose desVous pouvez aussi lire
