EOLIOS a dressé un état des lieux des conditions thermiques de l'usine, optimisé les systèmes CVC et conçu des systèmes de captation spécifiques — à partir d'un jumeau numérique complet de la ligne de production.
EOLIOS a conçu les systèmes CVC d'une usine de production de gants. L'étude a permis de dresser un état des lieux des conditions thermiques du site, d'optimiser les installations de traitement climatique et de développer des systèmes de captation spécifiques, directement intégrés aux lignes de production.
L'enjeu d'un tel projet est de maîtriser les phénomènes thermo-aérauliques spécifiques induits par les différentes étapes de fabrication à haute température. Les études CFD ont permis de visualiser ces phénomènes selon les saisons afin d'optimiser les systèmes de traitement climatique, sur la base d'un jumeau numérique complet de la ligne de production.
Une usine de production de gants en latex se compose de plusieurs étapes. Le latex est d'abord mélangé à des additifs pour créer le mélange de base. Ce mélange est ensuite chauffé et transformé en une matière plastique étirable, placée dans un moule où une presse hydraulique forme le gant.
Une fois le gant formé, il est légèrement refroidi, puis démoulé et lavé. Après lavage, il peut recevoir un poudrage pour l'assouplir et faciliter la prise en main. Une fois séché, le gant est prêt à être emballé et expédié.
La production de gants en latex a un impact direct sur la température de l'usine, en raison des processus de chauffage et de refroidissement impliqués. Pendant le chauffage, le mélange de latex est porté à des températures élevées pour le rendre malléable ; les moules et la presse hydraulique sont également chauffés pour mieux former le gant. Lors du refroidissement, le gant est ramené à des températures plus basses afin de le durcir et de le rendre plus résistant. La chaleur dégagée par ces phases peut augmenter sensiblement la température dans l'usine.
Ainsi, les zones où le mélange de latex est chauffé et où les moules et presses hydrauliques sont chauffés sont plus chaudes que les autres. À l'inverse, les zones de lavage et de séchage du gant sont généralement plus fraîches, car non exposées aux mêmes processus de chauffage et de refroidissement.
La simulation CFD (Computational Fluid Dynamics) permet de résoudre les problèmes de température hétérogène dans une usine de production de gants en latex. Elle simule les écoulements et les mouvements de fluides à l'intérieur de l'usine et permet aux ingénieurs de mieux comprendre comment les différents facteurs affectent la température.
La simulation CFD a ainsi aidé les ingénieurs à déterminer les meilleurs emplacements pour les équipements, à optimiser les flux d'air et à identifier les sources de chaleur susceptibles d'affecter la température.
L'intégralité de la ligne de production a été modélisée en CFD. Fours, bacs d'acide, systèmes d'équipements et armoires électriques de puissance sont précisément intégrés à l'étude. La finesse de résolution CFD permet d'obtenir une distribution de température complexe, très proche des conditions réelles. Les phénomènes d'induction des buses de soufflage, ainsi que les effets des panaches thermiques des fours, ont été capturés avec une grande précision.
Les premières études ont permis de comprendre les principaux phénomènes thermiques propres à l'usine et à son système de production. Cette compréhension et sa restitution simplifiée aux équipes de conception ont permis d'impliquer l'ensemble de la chaîne de conception (ingénieur CVC et ingénieur Systèmes) dans la recherche d'une solution. L'usage du modèle 3D dès la phase d'étude a permis de concevoir des systèmes de captation de chaleur sur-mesure, directement intégrés aux lignes de production.
Le modèle 3D dédié à la diffusion d'air a fait l'objet d'un processus itératif permettant d'optimiser successivement la diffusion, complété au fil des derniers développements du projet dans le cadre de la conception CVC. La compréhension globale des phénomènes thermiques a par ailleurs permis d'affiner le dimensionnement des échangeurs d'air pour la création de systèmes de récupération thermique par le client.
En parallèle, l'étude s'est intéressée aux bacs de trempage à l'acide chlorhydrique servant au nettoyage des produits. Cette partie de la chaîne se caractérise par la diffusion dans l'air de polluants qu'il faut capter efficacement. L'évaluation de la concentration de particules a été menée non seulement à proximité de la zone d'émission — pour vérifier le bon fonctionnement des systèmes de captation — mais aussi dans l'ensemble de l'usine, en tenant compte de la particularité de la ligne et de l'impact de chaque système.
L'étude de la diffusion des polluants consiste à étudier les différentes sources de pollution générées par le procédé : usage de produits chimiques, équipements énergivores, rejets liquides et gazeux, émissions de particules et de bruit. Une analyse détaillée des sources et conséquences permet de déterminer les mesures de réduction et de contrôle, d'identifier les sources de contamination possibles et de les éviter. L'analyse a finalement mis en évidence des opportunités d'amélioration de la performance environnementale ainsi que de la santé et de la sécurité des opérateurs.
Le jumeau numérique de la ligne de production a permis d'obtenir des informations précises et une analyse efficace des flux thermiques dans l'environnement. Les résultats ont été utilisés pour optimiser le positionnement des équipements et le dimensionnement des systèmes CVC, afin d'atteindre un fonctionnement optimal dans les limites imposées par les normes de sécurité.
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Un jumeau numérique est un outil puissant pour améliorer la performance des procédés industriels : il permet de simuler, tester et analyser les systèmes et leurs composants dans un environnement virtuel afin d'obtenir des optimisations concrètes. Au final, nos ingénieurs ont apporté une compréhension complète et approfondie des phénomènes thermo-aérauliques en conception. L'optimisation des systèmes et le développement de dispositifs de mesure ont permis des gains de température d'air de l'ordre de 15 °C à iso-débit (soit sans coût d'installation supplémentaire). Des systèmes de captation des polluants et de récupération d'énergie sur-mesure ont été conçus et dimensionnés.
La principale considération des études thermo-aérauliques est de s'assurer que le flux d'air et la température soient adaptés au fonctionnement optimal de l'usine. Une analyse approfondie de l'environnement de production a été menée pour déterminer les facteurs influençant la qualité de l'air et la température selon les saisons. Des mesures ont été prises pour contrôler le niveau de polluants et réduire leur impact. Les résultats ont montré que la qualité de l'air et la température étaient suffisantes pour une production optimale, et que les mesures de contrôle des polluants étaient efficaces — des recommandations ayant été formulées pour maintenir ce niveau de qualité tout en réduisant le coût des systèmes de traitement climatique.
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