Réduction des coûts liés à la consommation d'air comprimé dans les usines de transformation de la viande

Tous les systèmes d'air comprimé, même les plus récents, peuvent toujours être améliorés. Cet article est basé sur un audit de l'air comprimé réalisé deux ans après la mise en service d'une nouvelle usine de transformation de la viande. L'audit a permis d'identifier de nombreux problèmes et de formuler des recommandations qui ont contribué à réduire les coûts de consommation d'air. comprimé de l'usine dans un 60%.

Dans l'industrie, plus de 10% de l'électricité consommée est consacrée à la production d'air comprimé et, bien que cela varie d'un secteur à l'autre, dans certains cas, cela peut représenter jusqu'à 30% de l'énergie électrique utilisée. Il est donc prioritaire, surtout à notre époque, d'avoir un plan d'action pour économiser sur la consommation d'air comprimé. Voici une étude de cas qui pourrait intéresser les responsables des opérations dans les usines de transformation de la viande.

Configuration du système d'alimentation en air comprimé

Le système de production et de traitement de l'air comprimé se composait de trois grands compresseurs à vis lubrifiés, refroidis à l'air, à vitesse fixe, d'une puissance de 300 ch et d'une capacité de 1250 pcm, fonctionnant en mode charge/décharge. La capacité de stockage du système était de 4 000 gallons. Deux types de sécheurs d'air comprimé ont été utilisés : le sécheur frigorifique sans recyclage a été utilisé pour l'air envoyé dans les zones de l'usine d'abattage où les températures ambiantes étaient normales. Pour les zones de transformation de la viande où les températures ambiantes étaient de l'ordre de 5°C, l'air comprimé était séché à l'aide d'un sécheur d'air dessiccant non chauffé. Les sécheurs réfrigérés et les sécheurs par dessiccation ont été installés en série.

Le refroidissement du compresseur d'air aspirant l'air extérieur, qui atteignait parfois des températures très basses, était préchauffé en le mélangeant à l'air chaud de refoulement du compresseur à travers un conduit de croisement. Bien qu'il s'agisse d'une bonne utilisation de la chaleur de compression des compresseurs, c'est l'un des rares points positifs connus du système.

L'enregistrement des données a permis d'identifier des coûts énergétiques étonnamment élevés.

A audit de l'air comprimé de l'usine pour déterminer l'efficacité du système. Le système a été contrôlé à l'aide d'enregistreurs de données afin de vérifier l'efficacité du système et de déterminer s'il y avait des problèmes évidents. L'audit a révélé que l'apport énergétique au système d'air comprimé était en moyenne de 440 kW pour produire un débit moyen de 1 250 cfm, ce qui donne une puissance spécifique du système de 35 kW par 100 cfm. Ce chiffre est nettement plus élevé que prévu, étant donné que les compresseurs d'air ont une puissance nominale de 20 kW par 100 pcm. L'audit a également révélé qu'environ 47% de la demande d'air comprimé était classée comme "utilisation potentiellement inappropriée", et qu'une enquête plus approfondie s'imposait.

L'usine de transformation de la viande a connu de graves problèmes de pression d'air comprimé en raison d'un manque d'air comprimé. méthodes de contrôle pour les compresseurs d'air et d'importantes pertes de pression dans les sécheurs d'air, les filtres et la tuyauterie. La charge d'air dépassait parfois la capacité des compresseurs, ce qui faisait chuter la pression du système à des niveaux inférieurs. La qualité de l'air était médiocre en raison de problèmes de configuration et de conception des sécheurs. Des problèmes de filtration ont permis à l'huile d'encrasser le dessiccateur du sécheur, réduisant ainsi l'efficacité du séchage. Les points de rosée requis n'ont pas été atteints à cause de ces problèmes.

Les charges de pointe occasionnelles de l'usine dépassaient de loin la capacité totale des compresseurs d'air. Certains éléments de l'usine avaient été modifiés par rapport à la conception d'origine, ce qui a entraîné une augmentation considérable de la charge prévue. C'est pourquoi un inventaire très détaillé des différentes utilisations finales a été dressé.

Coûts élevés du transport des déchets par des systèmes pneumatiques

Une étude approfondie des utilisations finales de l'usine a été menée pour déterminer s'il était possible de réduire les charges d'air comprimé. Près de 60% du débit était consommé par les systèmes de transport et de soufflage de l'usine.

L'usine effectue des opérations d'abattage et, entre le point d'entrée des porcs vivants et la sortie de la viande découpée, de nombreux matériaux sont retirés des carcasses. Les concepteurs de l'usine ont adopté un vaste système de transport pneumatique en phase dense pour envoyer des matières telles que les poils, les abats, les poumons, les estomacs et les oreilles vers des endroits de l'usine où elles peuvent être préparées pour être transportées vers des installations d'équarrissage ou de transformation. Aussi désagréable que cela puisse paraître, tous ces sous-produits ont une fonction utile dans notre chaîne alimentaire et ne sont pas gaspillés.

Ces produits ne sont pas des produits typiques qui sont normalement transportés à l'aide de pneumatiques, et les convoyeurs se bloquaient. Au cours de la phase de dépannage, les techniciens de l'usine ont modifié à titre expérimental les temps de soufflage et les pressions d'entrée pour tenter de résoudre les problèmes de transport. Au fil du temps, certains convoyeurs présentaient des temps de soufflage mal réglés, de sorte que le débit d'air comprimé n'était pas proche du débit de conception du convoyeur. Certains de ces convoyeurs consommaient plus de six fois la valeur prévue. Les convoyeurs provoquaient également des événements aléatoires de débit élevé, qui affectaient négativement les pressions du système et perturbaient la stratégie de contrôle du compresseur.

Applications du moulage par soufflage sur la ligne de traitement

En outre, les concepteurs de divers équipements d'emballage dans la chaîne de transformation ont commencé à adopter le soufflage d'air comprimé pour éliminer les liquides des paquets de viande emballés. Les concepteurs n'étaient pas conscients du coût élevé de l'air comprimé et ont installé de nombreuses buses tout au long de la chaîne de transformation.

Un système de soufflage était particulièrement coûteux. L'installation utilisait 24 buses plates pour éliminer l'eau résiduelle d'une bande transporteuse après son lavage et sa stérilisation. L'utilisation de ces buses consomme beaucoup d'énergie, surtout si elles se sont cassées, laissant l'air s'échapper par un trou ouvert. L'étude a révélé que 50 buses de ce type avaient été installées à différents endroits, avec un débit de pointe total de 820 pcm, soit l'équivalent de la puissance d'un compresseur d'air de 200 ch.

La reconfiguration du système permet de réduire la consommation d'air de 60%.

L'entreprise a pu apporter d'importantes modifications au système d'air comprimé afin d'améliorer la pression de l'installation, la qualité de l'air et de réduire les coûts de consommation d'air. Les mesures prises sont les suivantes :

• Il a été décidé de n'utiliser qu'un seul type de sécheur et l'arrangement en série de sécheurs réfrigérés et déshydratants a été remplacé par une unité chauffée de type soufflerie. Les filtres du séchoir ont été agrandis pour réduire la différence de pression. Ce changement a permis de réduire les coûts énergétiques du séchage de 66%.

• Un contrôleur de pression/débit a été installé pour réguler la pression aux deux niveaux inférieurs, tout en permettant aux compresseurs de fonctionner sur une large bande de pression afin de maximiser l'utilisation du stockage.

• L'un des compresseurs d'air n'avait pas de fonction automatique, ce qui l'amenait à fonctionner à vide pendant de longues périodes. Cette fonction a été installée.

• Un contrôleur central a été installé dans le système pour orchestrer le fonctionnement des compresseurs.

• L'un des compresseurs d'air a été équipé d'une commande VSD. Les réglages de pression sont désormais coordonnés de manière à ce que l'unité reste toujours dans la position réglée.

• La tuyauterie de l'usine a été modifiée là où il y avait une différence de pression importante.

• Les purgeurs de condensats ont été remplacés par des unités airless.

• Les opérations de transport ont été relancées pour réduire le débit moyen.

• La plupart des opérations de soufflage ont été éliminées ou remplacées par des souffleurs à basse pression.

• Les fuites d'air ont été réduites grâce à un système de détection et de réparation.

• Un système de surveillance mesurant le débit d'entrée et de sortie en kW a été installé pour contrôler en permanence l'efficacité du système. Les données de ce système ont été intégrées aux informations fournies par le contrôleur du compresseur. Toutes ces informations sont également envoyées au système SCADA de l'usine.

Au total, les améliorations ont permis de réduire considérablement la pression différentielle et la consommation d'énergie du système. Les économies vérifiées grâce aux améliorations ont montré que l'usine a économisé 2,9 MWh par an, ce qui représente une réduction du coût de la consommation d'air pour le 60%.