Agroalimentaire : réparez les fuites d’air pour prévenir l’évaporation des bénéfices

Par Javier Irazola*

L’air comprimé est le « quatrième bien essentiel » propre et accessible du secteur agroalimentaire, après les trois principaux que sont l’eau, l’électricité et le gaz naturel. La fiabilité de ce quatrième bien essentiel dépend de la prévisibilité de la pression d’air et la moindre fuite peut donc se payer cher.

Selon le Compressed Air & Gas Handbook Seventh Edition, publié par le Compressed Air & Gas Institute (CAGI), « Une simple fuite de 6 mm dans une conduite d’air comprimé peut coûter à une installation de 2 500 à plus de 8 000 dollars par an. La localisation et la réparation des fuites se traduiront par des économies significatives, en fonction des exigences de pression et des coûts énergétiques. »

La technologie d’imagerie industrielle ultrasonore portable ajoute une composante visuelle aux meilleures pratiques traditionnelles de détection des fuites d’air comprimé pour faciliter la détection et la réparation des fuites d’air.

Voici un aperçu des fuites d’air que l’on trouve couramment dans le secteur des aliments et des boissons, ainsi que des meilleures pratiques et des technologies pour y remédier.

Applications de l’air comprimé dans les usines de produits alimentaires et de boissons

Les fabricants de produits alimentaires et de boissons doivent tenir compte de considérations particulières au sujet des fuites d’air comprimé. La constance des produits est essentielle à la réputation des marques et à la conformité, d’autant plus que les usines et les équipements de production sont soumis à des contrôles et des réglementations stricts afin d’éviter toute contamination.

Dans les usines agroalimentaires, plusieurs compresseurs d’air sont reliés par des tuyaux pour acheminer l’air comprimé afin de déplacer les produits, de faire fonctionner des outils pneumatiques ou de pomper des liquides à diverses fins dans les chaînes de production, le conditionnement et le nettoyage. Voici quelques exemples :

• Collations et coussins d’air à l’azote : le rinçage à l’azote est utilisé pour remplir des sacs et créer un coussin d’air autour des collations fragiles et éviter qu’elles ne soient endommagées. L’oxygène est proscrit, car il réagit avec les produits alimentaires, notamment ceux à base d’huile.

• Nourriture et propreté : l’air comprimé est purifié et filtré afin de garantir la sécurité alimentaire et de maintenir le point de rosée de pression adéquat nécessaire pour empêcher la croissance microbienne. 

• Épluchage des fruits et légumes : en vue de leur conditionnement, les jets d’air sous pression éliminent efficacement les peaux des fruits et légumes. L’air comprimé à haute pression est aussi utilisé pour couper les aliments, une alternative plus propre que les couteaux ou les lames.

• Brasseries, fermentation et embouteillage : l’air comprimé augmente les niveaux d’oxygène pour achever le processus de fermentation bactérienne. Les compresseurs d’air réduisent l’oxygène résiduel pendant l’embouteillage, et les bouteilles sont rincées avec du dioxyde de carbone et remplies de bière à l’aide de machines pneumatiques. Les brasseries fonctionnent dans des environnements chauds et, par conséquent, les systèmes sont plus vulnérables aux fuites.

Les fuites d’air peuvent, à tout moment, ralentir la production, affecter la qualité du produit, causer des problèmes de sécurité ou de contamination, voire les quatre à la fois, et compromettre les résultats financiers.

Les coûts élevés et souvent cachés des fuites d’air

L’air et les gaz comprimés doivent être disponibles à une pression spécifique pour atteindre les objectifs de production. Pourtant, de nombreuses installations estiment que les fuites d’air font partie des coûts de fonctionnement. Ces coûts peuvent être élevés : une fuite qui ne peut être vue ou entendue coûte 500 dollars par an. Les fuites faciles à détecter et à entendre peuvent coûter beaucoup plus cher, comme nous l’avons indiqué.

Plusieurs facteurs associés aux fuites d’air nuisent à la rentabilité :

• Perte d’efficacité : les systèmes d’air comprimé qui ne sont pas entretenus régulièrement après leur installation peuvent perdre 20 à 30 % d’air comprimé par le seul fait des fuites.

• Frais supplémentaires : la chute de pression est souvent diagnostiquée à tort comme une défaillance des équipements, ce qui entraîne des investissements supplémentaires dans de nouveaux compresseurs d’air.

• Temps d’arrêt : la perte de temps de production due aux chutes de pression ou à l’installation de nouveaux équipements nécessitera des temps d’arrêt et aura un impact négatif sur le planning. Les temps d’arrêt non planifiés coûtent en moyenne 200 dollars par minute, d’où l’importance de les éviter.

• Qualité des produits : une pression insuffisante se traduit par un défaut d’étanchéité de l’emballage ou par un produit comestible qui ne répond pas aux exigences de texture ou de saveur.

• Sécurité des produits : les fuites à l’origine d’une contamination entraînent des coûts élevés en matière de gaspillage, de pénalités de conformité et d’atteinte à la réputation.

• Impacts sur l’environnement : les systèmes présentant des fuites d’air et de gaz deviennent inefficaces, ce qui a une incidence sur l’empreinte carbone de l’entreprise et l’empêche d’atteindre ses objectifs de durabilité ou environnementaux.

La formule utilisée pour déterminer l’ampleur des fuites d’air comprimé dans une installation est la suivante : Fuite (%) = (T x 100) ÷ (T + t) T = temps de charge (minutes), t = temps de déchargement (minutes).

Si le système d’air comprimé est configuré avec des commandes marche/arrêt, démarrez votre compresseur d’air lorsqu’il n’y a pas de demande du système (après les heures de travail ou en dehors du travail posté). Effectuez ensuite plusieurs relevés des cycles du compresseur afin de déterminer le temps moyen de déchargement du système.

Méthodes et technologie traditionnelles pour réparer les fuites d’air

La première étape du contrôle du traitement et des coûts consiste à détecter les fuites d’air à leur point d’origine. Voici une liste de points de fuite courants :

• Purgeurs de condensat

• Couplages

• Raccordements

• Brides

• FRL (combinaisons filtre/régulateur/lubrifiant)

• Flexibles

• Garnitures

• Réservoirs de stockage pneumatiques

• Raccords rapides

• Raccords filetés pour tuyaux

• Tubulure

• Valves

Les fuites d’air sont un problème de taille, car elles sont légion et difficiles à trouver. Une fois trouvées et réparées, d’autres fuites ont tendance à apparaître en raison de l’usure normale du système.

Bien qu’il ne soit pas possible d’éliminer chaque fuite, leur nombre total peut toutefois être réduit par une inspection ciblée à l’aide de méthodes de détection traditionnelles. Dans le cadre de ces méthodes, lorsqu’une fuite est localisée, une étiquette en papier est utilisée pour marquer l’endroit. Voici quatre méthodes de détection traditionnelles :

Son

Un sifflement indique la présence de fuites ; la fuite est donc importante, car seul un niveau sonore supérieur à 60 dBA est audible sans équipement de détection des fuites. Étant donné que la plupart des usines sont bruyantes et que les ouvriers doivent souvent porter des protections auditives, l’écoute des fuites doit se faire pendant les temps d’arrêt : entre les postes de travail, les week-ends ou pendant la maintenance programmée.

Eau et savon

Les techniciens pulvérisent de l’eau savonneuse sur les zones où des fuites sont audibles et des bulles apparaissent sur le point de fuite. Cette méthode est laborieuse, loin d’être précise, et nécessite un nettoyage, car les projections d’eau savonneuse constituent un risque de glissade. Dans certains processus propres et protégés contre la contamination, elle n’est pas autorisée.

Détection acoustique par ultrasons

Pendant les temps d’arrêt, des techniciens munis d’écouteurs recherchent les points de fuite potentiels à l’aide d’un accessoire en forme de parabole ou de cône. Lorsqu’un bruit indiquant une fuite est détecté, le technicien utilise un appareil en forme de baguette qu’il doit tenir à quelques centimètres de la fuite pour en localiser l’emplacement exact.

Faire appel à des experts indépendants

Des ingénieurs ou autres experts sont engagés généralement une fois par an pour réaliser des économies et éviter les perturbations. Ils recourent à une ou plusieurs techniques traditionnelles, et consultent les réparations et contrôles effectués par les techniciens internes.

Aucune de ces méthodes n’est infaillible et la plupart nécessitent des temps d’arrêt, ce qui entraîne des pertes de temps et d’argent.

Un essai pilote aide un torréfacteur à identifier sans peine des économies d’énergie de 10 %

Les ingénieurs de projet d’une entreprise de torréfaction de café ont participé à une étude pilote utilisant la technologie d’imagerie ultrasonore dans une installation où les conditions ont tendance à générer de nombreuses fuites. Le test a révélé que l’entreprise pourrait économiser plus de 10 % par an sur sa consommation d’énergie grâce au nouveau dispositif de détection des fuites.
L’installation de 27 871 mètres carrés abrite une zone de torréfaction et de conditionnement du café, une zone de traitement humide du café ainsi qu’une zone de mélange et de conditionnement du thé. Toutes les opérations requièrent une pression d’air adéquate pour mener à bien les processus et les méthodes traditionnelles de détection des fuites ne sont plus adaptées.
En moyenne, l’installation utilise de 28 000 à 45 000 mètres cubes par minute d’air comprimé. Le système d’air comprimé de l’entreprise, qui comprend cinq compresseurs d’air d’une puissance totale de 585 chevaux, fait fonctionner l’automatisation et les tuyaux utilisés pour alimenter le système de production d’azote du site. L’azote est utilisé pour obtenir un café de meilleure qualité. En outre, le gaz inerte est utilisé pour le mélange du thé.
Grâce au dispositif d’imagerie ultrasonore, l’équipe a mis au jour des économies d’énergie potentielles de 10 %, ce qui est conforme à son objectif d’amélioration de la durabilité. La nouvelle approche a également montré comment l’équipe pouvait simplifier le processus de détection des fuites d’air, permettant aux ingénieurs du projet de laisser le personnel travailler sur les produits plutôt que de devoir s’arrêter pendant de longues périodes afin de détecter et de réparer les fuites d’air.
Lors d’un essai pilote, un torréfacteur a utilisé une caméra ultrasonore pour identifier et marquer sans peine jusqu’à 52 fuites d’air, y compris des fuites dans des endroits difficiles d’accès.

Visualisation des fuites d’air grâce à la technologie d’imagerie ultrasonore portable

Une avancée dans la technologie de détection des fuites, sous la forme d’une caméra acoustique ultrasonore portable, facilite la détection des fuites et évite les pertes de profits.

La caméra ultrasonique présentée par Fluke Corporation permet aux utilisateurs de localiser et de visualiser les fuites d’air sur un écran LED en temps réel grâce à un processus de visée-déclenchement qui ne nécessite pas de technicien spécialisé. La plupart des utilisateurs peuvent maîtriser cette technologie en une dizaine de minutes. Les techniciens peuvent également travailler rapidement depuis une distance de sécurité pendant que l’équipement fonctionne. En outre, l’appareil facilite la recherche de fuites dans les endroits difficiles d’accès ou encore la distinction entre plusieurs fuites dans une même zone.

La caméra acoustique ultrasonore portable est équipée d’un ensemble de microphones ultra-sensibles qui détectent les sons dans les gammes de l’audition humaine et des ultrasons, puis les présentent visuellement. L’appareil applique ensuite des algorithmes exclusifs aux résultats et produit instantanément une carte visuelle de la fuite sur l’écran. L’image de la fuite est superposée à une image de la zone en lumière visible, ce qui permet aux opérateurs de localiser rapidement l’emplacement de la fuite.

La caméra acoustique ultrasonore Fluke analyse des zones allant jusqu’à 50 mètres dans des conditions industrielles normales.

La caméra ultrasonore peut également être utilisée pour contrôler la bonne exécution des réparations. En cas de question, les analyses capturées sous forme de photos ou de vidéos en direct peuvent être partagées et examinées avec des collègues. Grâce aux images capturées, il n’est plus nécessaire de grimper sur une échelle ou de marquer les fuites avec les étiquettes physiques fragiles traditionnelles.

Meilleures pratiques pour réduire les fuites d’air comprimé

Que ce soit à l’aide de méthodes de détection classiques ou nouvelles, le moment est venu d’éliminer les coûts cachés et les gaspillages dus aux fuites d’air. Voici quelques meilleures pratiques à suivre :

Adopter une approche globale

Souvent, la réparation d’une fuite augmente la pression du système. Les petites fuites deviennent alors plus importantes et affectent l’ensemble du système. Associez les changements à des stratégies globales pour une meilleure utilisation de l’énergie et des systèmes de contrôle plus robustes. Bien qu’ils puissent être difficiles à réaliser, les investissements en capital permettent souvent de réaliser des économies d’énergie qui réduisent considérablement le temps d’amortissement.

Audits fréquents

Des audits fréquents, ne se limitant pas aux inspections des fuites annuelles ou trimestrielles habituelles, permettent des économies de temps, d’argent et de ressources sur le long terme, même si vous devez arrêter les équipements. Grâce aux nouvelles technologies d’imagerie, vous pouvez vous concentrer sur les fuites et les réparer en permanence sans perdre un temps de production précieux.

Confirmer les causes premières des chutes de pression

Une chute de pression peut être diagnostiquée à tort comme une défaillance des équipements. Avant d’engager des dépenses en capital, le contrôle et la réparation des fuites peuvent permettre d’économiser des milliers voire des centaines de milliers d’euros et de retrouver instantanément sa capacité de production. 

Enregistrer, suivre et vérifier au fil du temps

Il est important de noter les endroits exacts où des fuites se sont produites, car ces points faibles sont souvent ceux où de nouvelles fuites se produisent, puis d’inspecter ces zones régulièrement. L’enregistrement des informations en ligne permet de partager facilement les données et de les utiliser pour imposer une discipline au processus de contrôle. Vérifiez peu après la réparation pour déterminer si les fuites ont été éliminées ou si elles nécessitent une attention supplémentaire.

Plus sur le site : www.fluke.com

(*) Javier Irazola, responsable produit international pour le groupe imagerie industrielle chez Fluke Corporation, a récemment dirigé la mise sur le marché des solutions d’imagerie acoustique. Fort de huit années d’expérience en ingénierie et en gestion de projet chez des fournisseurs d’énergie et d’eau aux États-Unis et en Europe, il a ensuite également travaillé pendant trois ans dans le service Innovation produit de Fluke Industrial Group. 

Toutes les photos sont reproduites avec l’aimable autorisation de Fluke Corporation.