Verrerie de la Loire

En quelques mots

EOLIOS Ingénierie a fourni un aperçu des conditions thermo-aérauliques des différents phénomènes qui ont lieu dans la verrerie de Veauche en relation avec les process des fours et des machines IS.

Projet

Verrerie de la Loire

Année

2020

Client

O-I

Localisation

France

Typologie

Verrerie

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Principaux objectifs de la mission

Le principal défi à relever pour les verreries est l’optimisation des flux thermo-aérauliques. Il convient de refroidir correctement le verre qui sort des fours tout en respectant un environnement de travail convenable pour les opérateurs. Pour cette mission, l’équipe EOLIOS a fourni son expertise dans l’ingénierie des verreries pour valider et aider le bureau de conception à maitriser les phénomènes thermo-aérauliques induits par les différentes étapes de fabrication à très haute température.

Photographie du site
jumeau numérique du site
Jumeau numérique du site
Etude des coefficients de pression - simulation CFD
Etude des coefficients de pressions à l'échelle de l'usine

Création du jumeau numérique

Pour cette étude l’entièreté du site de Veauche a été reproduite avec un logiciel 3D. La reproduction 3D du site donne lieu à un jumeau numérique. Pour que l’étude CFD soit correcte, il reprend fidèlement l’ensemble des volumes d’air, l’architecture du bâtiment ainsi que les fours et les machines IS. 

De plus, les résultats prennent en compte de nombreux phénomènes physiques comme les températures radiantes des parois, le tirage thermique issu des procédés de fabrication, la pression du vent, l’emplacement et les caractéristiques des résistances à l’écoulement de l’air et ainsi que la présence de systèmes mécaniques brassant de l’air

Maillage CFD - bâtiment four - grande précision - haute densité
Maillage surfacique du jumeau numérique de l'usine

La création d’un jumeau numérique très détaillé nous permet de réaliser des calculs d’une grande précision et ainsi d’identifier rapidement des problèmes thermiques potentiels. En analysant ces résultats dans une perspective globale ou locale, nous pouvons prévoir d’éventuels problèmes et élaborer des solutions innovantes qui s’adaptent aux différentes complications identifiées.

Description des machines IS

Les machines IS sont des machines pour le formage du verre. Au début, la machine est alimentée en verre à partir de l’avant-bassin par un canal de distribution appelé feeder. Le rôle du feeder est d’amener le verre au distributeur à la température requise par la machine de formage tout en assurant l’homogénéité de la température dans toute la section du verre. 

Compte tenu des très hautes températures mis en jeux dans ces machines, elles forment un point essentiel de l’étude au même titre que les fours. EOLIOS se propose d’étudier les flux thermo-aérauliques autour de ces machines au vu de la ventilation naturelle assurée par des puits aérauliques et du dégagement calorifique du verre. Ces machines sont au contact des opérateurs, il faut être vigilent quant au respect des conditions de travail de ceux-ci

Identification du chemin de l'air traversant la machine IS

Principaux résultats obtenus

Lors des simulations CFD, l’équipe EOLIOS s’est focalisée sur la ventilation naturelle de la verrerie ainsi que sur les températures à l’intérieur de l’usine. Dans un premier temps EOLIOS a pu déceler que l’édicule de toiture était en surchauffe avec des températures de l’ordre de 50°C. Il est donc nécessaire que celui-ci dispose de ventelles en partie haute afin de limiter que l’air chaud y stagne. 

Cette analyse a aussi permis de mettre en évidence le moteur principal des déplacements d’air dans le volume du bâtiment. En effet, la création de chaleur par le process au niveau du four et des machines IS réchauffe les masses d’air qui sont alors mises en mouvement par tirage thermique (effet de cheminée) et par la ventilation des process.

Etude des panaches de fumée de brulage de graisse simulation CFD - scalaire
Etude de l'extraction de la pollution depuis les machines IS

Ensuite l’étude a traité du cas des flux thermo-aérauliques des machines IS. Dans la configuration actuelle du bâtiment, en l’absence d’ouvertures naturelles, cela ne parait pas optimale. Une étude sur la diffusion de polluant a aussi été réalisée pour vérifier que l’extraction des fumées de graisse des machines IS s’effectue correctement. Celle-ci a été jugée conforme aux normes de sécurité.

Les avantages de la simulation CFD pour les verreries

La simulation numérique offre de nouvelles perspectives pour les bureaux de conception. Cela permet de prévoir un grand nombre de scénarios et par conséquent de maitriser tous les imprévus liés à une mauvaise conception. Dans le cas des verreries la modélisation multiphysique permet de prendre en compte la totalité des phénomènes à l’origine des flux thermo-aérauliques.

Etude des panaches de fumée de brulage de graisse simulation CFD - scalaire
Etude de l'extraction de la pollution depuis les machines IS

Grâce à ses serveurs de calculs les modèles d’EOLIOS peuvent être simulés dans leur intégralité avec une grande précision en un lapse de temps restreint. Par ailleurs, l’expérience d’EOLIOS en aéraulique général permet à notre équipe de proposer des solutions innovantes et pertinentes dans le cas de problème de surchauffe. Néanmoins implémenter des simulations CFD dans votre processus de conception c’est faire appel à des experts en mécanique des fluides, thermique et simulations numériques pour s’assurer qu’aucuns problèmes n’interviennent dans le futur.

Synthèse vidéo de l'étude

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