Les systèmes de filtration passent au vert

Les systèmes de filtration de l'air sont indispensables pour de nombreuses entreprises soucieuses de préserver la santé de leur personnel de production. Mais la consommation électrique d'un tel système représentant près de 40 % de la consommation totale des systèmes de production, l'efficacité énergétique est un critère incontournable lors de la recherche de niveaux élevés de sécurité. LS Automation propose des technologies de régulation intelligentes et fait bénéficier ses clients d'une importante valeur ajoutée du point de vue efficacité énergétique grâce à la technologie Eaton.

Des solutions de filtration véritablement sur mesure

Sans air, pas de vie - et de l'air, un être humain en respire 8 000 litres par jour. Mais dans l'UE, plusieurs centaines de milliers de personnes meurent chaque année par la faute d'un air ambiant contaminé par des poussières. Cette question préoccupe beaucoup Heiko et Andre Schulte-Südhoff, directeurs généraux de Schuko H. Schulte-Südhoff GmbH (Schuko), à Bad Laer, en Allemagne. Leur société est l'un des leaders mondiaux des systèmes d'extraction et de filtration. Schuko propose des solutions de filtration véritablement sur mesure. La société se charge non seulement de la consultation, de la planification et de la conception, mais aussi de la production, de la mise en service, de la maintenance et de la formation.
Ces solutions comprennent des extracteurs de poussière mobiles pour petites installations ainsi que des systèmes de filtration pour grands sites de production industriels. La société LS Automation GmbH & Co. KG. (LS Automation), née d'une scission de Schuko, se charge de concevoir et de réaliser les armoires de commande, y compris la mise en œuvre des solutions d'automatisation. Elle jouit d'une réputation de spécialiste de l'automatisation de divers types de systèmes : traitement, environnement, énergie et bâtiments.

Une extraction économique, silencieuse et fiable

Prenons l'exemple d'une machine à bois : sciure et copeaux doivent être aspirés intégralement et en toute sécurité pour que l'air respiré par le personnel ne présente aucun danger, conformément à la loi. Les performances d'extraction et l'efficacité du système de filtration sont fonction de celles d'un ventilateur qui aspire les débris de bois soit dans un air propre ou un air non traité. Les coûts d'exploitation sont en grande partie fonction du rendement du moteur de ce ventilateur. Pour une consommation électrique optimale, le débit d'air doit être aussi faible et lent que possible, sans pour autant nuire à l'extraction. Par le passé, les ventilateurs n'avaient que deux états : sous tension ou hors tension. Mais de nos jours, les systèmes nécessitent une régulation intelligente.
" L'efficacité énergétique est un sujet d'actualité ", déclare Schulte-Südhoff. " Voyez la consommation électrique d'une machine à bois : elle augmente de 40 % avec un système de filtration. Les bénéfices s'en ressentent. Voilà pourquoi nous travaillons depuis longtemps sur les questions éco-énergétiques. Jusqu'à récemment, des fabricants tels que nous privilégiaient l'optimisation de leurs systèmes. Mais nous nous sommes depuis fait de nouveaux clients intéressés par les technologies de régulation, en lien direct avec la question de l'efficacité énergétique. " Ulrich Lemme, directeur général de LS Automation, s'est donc fixé comme objectif la création de solutions unissant des concepts de régulation innovants et une puissante technologie d'automatisation. De telles solutions présentent à la fois des avantages concurrentiels pour des clients tels que Schuko et une réelle valeur ajoutée pour l'utilisateur.

Des moteurs IE3s conformes à la directive ErP

Eaton, spécialiste de l'alimentation électrique, apporte son savoir-faire technologique à LS Automation, l'aidant au niveau de la mise en œuvre. Dans le cadre d'un gros chantier pour le compte d'un fabricant de mobilier, Schuko, épaulée par LS Automation, a pu réduire de 3 MW à 400 kW les besoins en électricité du client. La solution reposait sur un système de filtration équipant 168 machines sur une superficie de 5 000 m2 et nécessitant un circuit de gaines long de 1,2 km. Plus de 40 moteurs triphasés entraînent les 18 ventilateurs d'extraction et ventilateurs auxiliaires. Par ailleurs, divers moteurs assurent le transport des déchets de bois et le fonctionnement des sas.
Schuko s'est dotée de moteurs IE3, conformément à la directive ErP (produits liés à l'énergie). Du fait d'une intensité de démarrage élevée pour des raisons de sécurité et de fiabilité, ces moteurs présentent des exigences particulières au niveau des dispositifs de commutation et de protection. Étant l'une des premières sociétés à proposer ce type d'équipements, Eaton avait déjà approfondi l'étude du comportement de ses produits et optimisé en conséquence les contacteurs et démarreurs manuels de ses séries DIL, PKZ et PKE. Le fabricant de mobilier a principalement choisi des démarreurs moteur manuels PKZ, optant dans certains cas pour des combinaisons d'appareils de la série DIL (démarrage direct étoile-triangle).
Les systèmes Schuko se caractérisent par une configuration en " cascade ". Cette solution optimise l'alimentation électrique et ajuste la régulation du système d'extraction en fonction des besoins en air, optimisant ainsi la consommation électrique. Il s'agit d'une série de ventilateurs pouvant être mis à volonté sous tension ou hors tension. Le système produit ainsi en permanence la pression voulue, même avec des débits d'air réduits. L'un des ventilateurs est entraîné par un moteur à vitesse variable à des fins d'équilibrage des fluctuations de pression. Les autres sont reliés au secteur et tournent à vitesse fixe optimisée.
La commande combinée XV-102 (terminal-automate) pilote à la fois les systèmes en cascade et les moteurs du système de filtration, d'une part, et les 168 moteurs de régulation du débit d'air au niveau des postes de travail indépendants, en fonction de l'activité, d'autre part. Ce système, construit en deux sections, est conçu de manière à permettre la régulation sur une section par le biais de deux terminaux-automates. Les quatre appareils sont toutefois en réseau pour permettre l'échange de données.

Optimisation de la capacité, de la maintenance et de l'investissement

Les exploitants veulent généralement pouvoir suivre de près les données de fonctionnement et la consommation électrique. Une pression croissante sur les coûts de production et l'augmentation continue des prix de l'énergie les poussent de plus en plus à affecter les coûts énergétiques aux processus de production et à surveiller l'utilisation des capacités machines. Cette approche est le seul moyen d'optimiser à la fois l'exploitation, la maintenance et l'investissement. " Grâce à la programmation Codesys et au logiciel de visualisation Galileo, les terminaux-automates Eaton nous permettent de concrétiser nos idées rapidement, aisément et à bon prix ", déclare Ulrich Lemme. " C'est ainsi que la programmation d'un module d'enregistrement de données s'est récemment passée sans le moindre problème. Le client avait demandé sur le tard la mise en place d'un système d'enregistrement des données énergétiques. La solution idéale combinait le module de mesure Eaton NZM-XMC-TC-MB et les disjoncteurs NZM. ". Le module transducteur NZM-XMC-TC-MB est conçu pour fonctionner avec des transformateurs externes, éventuellement déjà en place. Il est donc particulièrement adapté à la modernisation d'une installation. Il assure la mesure de l'intensité électrique jusqu'à 6 300 A par appareil.

Prêts pour l'avenir

Ayant pris goût à la collaboration avec Eaton, Schuko et LS Automation ont passé un accord de partenariat. LS Automation est désormais un " Authorized Lean Solution Partner " dans le cadre du programme de partenariat Eaton. Ce partenariat avec des spécialistes des applications permet à Eaton de faire bénéficier ses clients de solutions intégrées très efficaces.
" Nous prévoyons pour l'avenir une transmission directe des données d'exploitation et de consommation électrique aux systèmes de planification des ressources d'entreprise, par exemple SAP ", indique Ulrich Lemme avec enthousiasme. " Par ailleurs, nous nous concentrons davantage sur les concepts de diagnostic et de maintenance, ainsi que sur la communication entre machines et éléments des systèmes. Ainsi, pour un projet à venir, nous entendons faire appel au système intelligent SmartWire-DT pour accroître la transparence des données et diagnostics en l'étendant au niveau actionneurs/capteurs. Nos nouveaux terminaux-automates XV-300, dotés de deux interfaces Ethernet indépendantes, nous donnent la possibilité de piloter via un réseau l'automatisation des systèmes de filtration et de faciliter la communication en parallèle avec tous les autres abonnés via le réseau du client. D'une manière générale, la technologie Eaton nous donne les moyens d'aider nos clients à " passer au vert " du point de vue de l'efficacité énergétique et de nous préparer à la mise en œuvre des normes Industry 4.0. ".