Page 5 - Les procédés de séchage dans l'industrie - 2017

Ils sont le reflet de l’actualité des travaux de recherche mations sont spécifiques selon les installations et leurs
universitaires, et de prestations d’études publiques conditions de fonctionnement (exigences produit, A n n e x e s
L es bases : por osit é et humidit é d’un pr oduit
menées au sein d’organismes travaillant sur le séchage, temps de fonctionnement annuel, etc.). Annexes La porosité d’un matériau L’évolution de la teneur en eau des produits peut géné- Elle remplit la majeure partie des vides de la structure,
pour des filières industrielles (produits alimentaires, Retours d’expérience Hormis ses caractéristiques physiques, chaque produit rer des déformations et/ou retrait et donc une modifi- elle est piégée sous forme liquide par des forces d’ori-
gine capillaire.
cation de la structure poreuse qui rejaillira sur les ca-
est également caractérisé par une structure interne
ractéristiques physiques des produits mais également
La quantité maximale d’eau libre est directement liée à
composée des pores et de réseaux de canaux poreux.
sur les caractéristiques de séchage, par un ralentisse-
la porosité du milieu (ε).
céréales, bois, etc). Ce sont dans ces zones de porosité qu’est piégée ment et même un blocage des transferts thermiques C’est l’eau absorbée dans les parois des structures,
l’humidité.
ƒ Eau liée (eau absorbée)
(croutage, bouchage).
Le séchage nécessite donc d’éliminer l’eau en surface
Ainsi, il est nécessaire de bien connaître l’état du pro-
et de retirer l’eau présente dans les pores et réseaux
poreux, en quantité maîtrisée pour obtenir la qualité duit à sécher, au cours du séchage, pour infléchir les grâces aux propriétés hydrophiles de leurs consti-
tuants, et plus particulièrement grâce aux forces de
du produit final souhaitée. contraintes liées à l’environnement séchant et pour Van Der Waals.
permettre au produit d’arriver sans encombre au bout Cette eau est plus difficile à extraire que la précédente
Les procédés de séchage peu employés dans le Pré-séchage mécanique Par soufflage d’air, en amont d’un séchoir thermique d’une ligne de Peinture Caractérisation de la porosité de l’opération tout en ayant gardé ses qualités. car les forces de liaisons sont plus importantes. Cette
d’un produit
eau est plutôt concernée par la fin du séchage. On est
Description du solide humide
La porosité volumique ε, rapport entre le volume des
alors dans le domaine hygroscopique.
Le solide présente un film d’eau adhérant à sa surface
domaine industriel (par exemple, friture, déshydra- APPLICATION Bilan de l’opération pores et le volume apparent du produit, est un para- externe par des forces superficielles. Une couche C’est une eau de constitution ou de cristallisation.
ƒ Eau chimiquement liée ou de constitution
mètre pertinent à l’échelle du processus de séchage
limite à la périphérie du solide est constituée par de
(porosité variable dans le produit) ou du produit (poro-
l’air humide à saturation. L’eau peut aussi se retrouver
Elle fait partie de la structure du solide, et n’est pas
sité moyenne).
tation osmotique, etc) sont volontairement exclus du Secteur industriel : industrie mécanique. a a Gain énergétique Retours d’expérience ε = Volume de pores / Volume apparent du produit localisée à la surface ou au fond des pores : les forces concernée par l’opération de séchage. Cette eau ne
qui la retiennent sont alors beaucoup plus fortes et ont
peut être modifiée que par la cuisson, qui intervient à
Technologie : sécheur tunnel.
trait à des phénomènes complexes de capillarité. Plus
des températures beaucoup plus élevées. Cependant,
les pores sont de petites tailles, plus ces forces sont
Volume de contrôle microscopique
lors des opérations de séchage, il faudra veiller à ne
Produit : produit en forme (pièces métalliques).
champ de ce guide. Innovation : pré-séchage mécanique par soufflage d'air. ƒ 386 MWh électrique/an 1 - ε intenses. pas endommager les matériaux (ex : cas des argiles,
ƒ 8,7 tonnes équivalent CO 2 évitées
du kaolin, du bois...).
Le solvant eau dans un produit humide
Bureau d’études : AMC.
d’eau présentes dans ce dernier.
Contexte & enjeux q a Gain financier L’eau se présente dans le matériau sous 3 formes : L’humidité d’un produit est la somme des trois types
La société Ateliers Michaud Coating (AMC groupe Corelec) est ƒ 27 k€ / an volume = 1 • eau libre (eau capillaire), Lorsqu’on réalise un séchage, on diminue progressive-
• eau liée (eau absorbée),
une PME spécialisée dans la réalisation pour ses clients de chaîne • eau de constitution. ment l’humidité dans le produit à commencer par l’eau
complète de traitement de surface et de peinture. Cette dernière σ Investissement ƒ Eau libre (eau capillaire) libre suivie de l’eau liée.
σ
est composée, entre autres, d’un tunnel de traitement de surface ε
4. Les bonnes pratiques énergétiques et pour dégraisser les pièces et d’un tunnel de séchage pour les  ƒ 12,8 k€ Il s’agit de l’eau superficielle qui est faiblement liée au
produit.
pièces avant application de la peinture.
Les consommations d’énergie de ces équipements sont impor-
a Temps de retour sur investissement
les retours d’expérience Préséchage par soufflage d‘air tantes. C’est dans ce contexte que la société AMC a accompagné ƒ Immédiat 104 Les procédés de séchage dans l’industrie - ADEME • CETIAT
son client, du secteur de l’industrie mécanique, à optimiser l’instal-
lation de séchage et en particulier l’étape amont de pré-séchage
à haute vitesse
mécanique des pièces.
Présentation de la démarche
Bonnes pratiques énergétiques L’évacuation de l’humidité des pièces dans le Ce système permet un gain énergétique impor- l ’ a v i s d e l ’ e x P e r t
tunnel de séchage est assurée par convection
t é m o i g n a g e
forcée par air chaud (chauffage par brûleur
gaz). tant grâce à l’utilisation d’un ventilateur pour le Avant de récupérer la chaleur fatale, pensez à
optimiser les performances de votre installation de
Afin d’améliorer l’efficacité du séchage un dis- soufflage d’air à la place d’un compresseur d’air séchage !
positif complémentaire est mis en place dès la comprimé. De plus, avec ce procédé, le séchage de Des économies d’énergie sont parfois simples
sortie du tunnel de traitement de surface. certaines pièces est plus efficace. et nécessitent peu d’investissement à mettre en
Le nouveau dispositif utilise de l’air provenant œuvre, comme le pré-séchage mécanique par air
d’un ventilateur haute pression, d’une puissance soufflé en remplacement de l’air comprimé, qui est
b o n n e s p r A t i q u e s é n e r g é t i q u e s de 5,5 kW ; cet air est soufflé à haute vitesse sur Anthony Lassalle nettement plus coûteux à produire que l’air soufflé.
les pièces par l’intermédiaire de lèvres de souf- Responsable bureau d’études AMC
flage. Le dispositif précédent consistait à utiliser
Agir sur le pilotage en optimisant les c onsignes et la r égulation L Les procédés de séchage dans l’industrie - ADEME • CETIATes procédés de séchage dans l’industrie - ADEME • CETIAT un dispositif de soufflage d’air comprimé (27 Le CETIAT 91
Bonnes pratiques énergétiques Installer un système de régulation performant, par exemple à base de commande prédictive (technique qui permet d’anticiper le futur comportement du procédé). *** * ** +/- + €€ €€ € Les bonnes pratiques énergétiques sont illustrées par
buses, débit unitaire 27 Nm 3 /h).
Les procédés de séchage dans l’industrie - ADEME • CETIAT
Tri
FaciliTé
coûT
Le déploiement d’une solution de ce type nécessite l’installation de capteurs (température, humidité) et d’un automate mais permet un suivi et une régulation beaucoup
plus fine du processus de séchage.
Augmenter la température de l’air en entrée de séchoir jusqu’à la limite acceptable pour le produit.
Mettre en place de la variation de vitesse sur les moteurs des extractions, si pertinente par rapport au fonctionnement de l’installation et/ou dans le cas d’un produit à
+/-
des exemples de réalisations industrielles, permettant
humidité variable.
Optimiser l’utilisation du séchoir pour limiter la fréquence des phases de démarrage et d’arrêt, qui sont des phases énergivores et souvent non productives.
*
+
€
de valoriser des actions d’optimisation mises en œuvre
€€
Si le séchage utilise de l’air comprimé : isoler le poste séchage du reste du réseau d’air comprimé et vérifier la pression réellement nécessaire.
+/-
**
Agir sur la diminution des pert es thermiques du séchoir
FaciliTé Tri coûT sur le terrain (techniques émergentes et/ou matures).
Installer un pré-séchoir où passent les produits. Il récupère l’air en sortie de séchoir, qui peut avoir des températures supérieures à 100 C et donc être valorisé relativement ** +/-
aisément. €€
Installer des rideaux d’air chaud au niveau des sas des séchoirs, pour les installations de type étuve traversante, tunnel. Sur le même principe, installer des bavettes en partie * +
haute des sas, et/ou adapter la section des sas au gabarit des pièces traitées pour limiter les pertes thermiques par les sas. €
Recycler une fraction de l’air sortant pour le mélanger à l’air frais avant chauffage, afin de diminuer la puissance de chauffage nécessaire. ** - €€ 5. Des annexes techniques
Récupérer la chaleur : préchauffer l’air entrant avec l’air sortant en utilisant une tour de lavage, notamment si cette dernière est nécessaire pour d’autres raisons. *** +/- €€
Récupérer la chaleur : préchauffer l’air entrant avec l’air sortant en utilisant un échangeur air/air. Gains énergétiques attendus de quelques % sur la consommation du ** - €€€
procédé.
Elles apportent un complément d’information en don-
nant quelques bases techniques pour mieux appréhen-
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der le procédé de séchage : définitions des paramètres
Cette partie présente des pistes d’améliorations en effi- clés lors d’un séchage, principe du diagramme de l’air
cacité énergétique. humide, bilan énergétique d’un séchoir, etc.
Les bonnes pratiques sont évaluées de façon qualita-
tive, en termes de facilité de mise en œuvre, de coût
et de temps de retour sur investissement. Ces infor-
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