AUTOMATISATION DE LA STATION DE
DILUTION ET D’APPOINT EN SOUDE DES BAINS DES LAVEUSES A LA SO.BE.BRA-COTONOU
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ---
UNIVERSITÉ D’ABOMEY-CALAVI ---
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI Département de Génie Électrique
OPTION : Contrôle des Processus Industriels
MÉMOIRE DE FIN DE FORMATION
POUR L’OBTENTION DU
DIPLÔME D’INGENIEUR DE CONCEPTION
THEME
Présenté par : Jannick V. M. GBAGUIDI
Tuteur de stage : Ing. Ismaël AMADOU
Chef service Électricité et Automatisme à la Maître de mémoire :
Dr. Richard Gilles AGBOKPANZO
Enseignant-chercheur à l’IUT Lokossa
Sous la direction de :
DEDICACES
A mon père GBAGUIDI Euloge, qui a toujours mis à ma disposition tous les moyens pour réussir dans ma vie.
Papa, que l’Eternel t’accorde la longévité afin que tu puisses récolter en moi, ton fils, le fruit de tes sacrifices.
A ma mère GBAGUIDI Isabelle née VILLAÇA, qui de par son amour inconditionnel m’a toujours soutenu dans mes pires difficultés.
OH Maman chérie, douce à l’intérieur comme à l’extérieur, reçois par la grâce du Tout-puissant la longévité.
A mes frères et sœurs.
Que l’amour fraternel rayonne en nous et que nous soyons toujours unis.
Jannick V. M. GBAGUIDI
REMERCIEMENTS
Nous ne saurions présenter cette modeste œuvre sans porter une mention spéciale et toutes nos gratitudes à ceux qui nous ont aidé de diverses manières. En particulier, nous aimerions remercier très sincèrement :
Le Directeur de l’EPAC, Professeur Félicien AVLESSI et le Directeur Adjoint de l’EPAC, Professeur Clément BONOU ;
Monsieur Richard AGBOKPANZO : Docteur en électrotechnique et enseignant à l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC), notre maître de mémoire qui a accepté suivre ces travaux. Merci pour la disponibilité dont vous avez fait preuve et vos précieux conseils ;
Tous les professeurs du département du Génie Electrique de l’EPAC à qui nous devons notre formation;
Monsieur Martin NOUGBODE : Chef Division Maintenance de la SO.BE.BRApour la confiance, et pour l’intérêt qu’il porte à la réalisation effective de ce travail ;
Monsieur Ismaël AMADOU : Chef Service Electricité et Automatisme à la SO.BE.BRA, notre tuteur de stage pour sa disponibilité et son suivi rigoureux afin que la réalisation de ce projet de fin d’étude soit une réussite.
Recevez ici ma profonde gratitude ;
Tout le personnel de la SOBEBRA et tout spécialement messieurs Benoît DJEKETE, Patrick MEDETON, Edgard GNAHO, Raoufou ORO, Franck HOUNGBEME, Comes FATON, Basile AYONOU, Ernest ANATO, Akim BOURAIMA pour leur soutien, leur disponibilité et pour m’avoir facilité l’accès à certaines informations ;
Tous mes oncles, tantes, cousins et cousines des familles GBAGUIDI, VILLAÇA et d’ALMEIDA;
Madame Chantale EDOUN pour son implication personnelle dans mon cursus scolaire et universitaire ;
A monsieur André HOUSSOU pour son aide dans la rédaction de ce document ;
Tous mes amis spécialement Lauraine, Fred, Maurel, Miguel, Hugues, Hermann, Issiak, pour leur soutien et affection ainsi que toutes les personnes qui, de près ou de loin, m’ont aidé dans l’accomplissement de ce travail.
CONTENU
DEDICACES ... i
REMERCIEMENTS ... ii
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ... vii
LISTE DES TABLEAUX ... viii
LISTE DES FIGURES ... ix
LISTE DES PHOTOGRAPHIES ... xi
RESUME ... xii
ABSTRACT ... xiii
INTRODUCTION GENERALE ... 1
Chapitre 1: PRESENTATION DE LA SO.BE.BRA ... 3
1.1 HISTORIQUE ... 3
1.2 ORGANIGRAMME DE LA SOCIETE BENINOISE DE BRASSERIE ... 4
1.3 PROCESSUS DE FABRICATION DES BOISSONS A LA SOBEBRA ... 5
Chapitre 2: PROCESSUS DE DILUTION DE LA SOUDE A LA SO.BE.BRA ... 16
INTRODUCTION ... 16
2.1 DESCRIPTION DE LA LAVEUSE ... 16
2.2 SUIVI DU LAVAGE DES BOUTEILLES ... 19
2.3 APPOINT EN SOUDE DES BAINS DES LAVEUSES ... 22
2.4 SYSTEME ACTUEL DE DILUTION DE LA SOUDE ... 24
2.5 ANALYSE ET PROBLEMATIQUE ... 32
CONCLUSION ... 34
Chapitre 3: CONCEPTION DE LA NOUVELLE STATION DE DILUTION ET D’APPOINT EN SOUDE DES BAINS DES LAVEUSES ... 35
INTRODUCTION ... 35
3.1 PRESENTATION DU CAHIER DES CHARGES... 35
3.2 ETUDE GENERALE DE LA NOUVELLE INSTALLATION ... 36
3.3 DESCRIPTION FONCTIONNELLE DE LA NOUVELLE INSTALLATION ... 42
3.4 GRAFCET FONCTIONNEL DE LA NOUVELLE INSTALLATION ... 49
3.5 DIMMENSIONNEMENT DE LA NOUVELLE INSTALLATION ... 52
CONCLUSION ... 63
Chapitre 4 : COMMANDE ET SUPERVISION ... 64
INTRODUCTION ... 64
4.1 L’AUTOMATE PROGRAMMABLE INDUSTRIEL ... 64
4.2 SUPERVISION ... 71
4.3 SIMULATION ... 79
CONCLUSION ... 81
Chapitre 5 : ESTIMATION PARTIELLE DU COUT DU PROJET... 82
INTRODUCTION ... 82
6.1 BILAN MATERIEL DE LA NOUVELLE STATION DE DILUTION DE LA SOUDE ... 82
6.2 BILAN FINANCIER du projet ... 85
CONCLUSION GENERALE ... 86
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ... 87
REFERENCES WEBOGRAPHIQUES ... 88
ANNEXES ... 90
ANNEXE 1 ... 91
ANNEXE 2 ... 96
ANNEXE 3 ... 99
ANNEXE 4 ... 103
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
API : Automate Programmable Industriel
BG : Boisson Gazeuse
CONT : Contact
DLUO : Date Limite d’Utilisation Optimale
DN : Diamètre Nominal
HCL : Chlorure d’hydrogène
IHM : Interface Homme Machine
LIST :Liste d’Instructions
LOG : Logigramme
MPI :Multi-Point Interface
NaOH : Hydroxyde de sodium
PPM : Partie Par Million
PROFIBUS :Process Field Bus
RAM : Refroidisseur A Moût
TBF : Tank de Bière Filtrée
TOD : Tank Out Door
LISTE DES TABLEAUX
TABLEAUX 2. 1: Concentration de la soude dans les différents bains ... 23
TABLEAUX 3. 1: Principales caractéristiques du convoyeur à bande ... 53
TABLEAUX 3. 2: Principales caractéristiques du convoyeur à rouleaux... 54
TABLEAUX 3. 3: Principales caractéristiques de la lame de scie ... 54
TABLEAUX 3. 4 : Liste des différents démarreurs moteurs prévus pour les moteurs du nouveau système... 55
TABLEAUX 3. 5: Caractéristiques des détecteurs de présence SICK ... 56
TABLEAUX 3. 6: Caractéristiques techniques des différents vérins de l’installation ... 57
TABLEAUX 3. 7: Caractéristiques des variateurs DANFOSS ... 58
TABLEAUX 3. 8 : Caractéristiques des vannes DN = 65mm ... 59
TABLEAUX 3. 9: Principales caractéristiques des détecteurs inductifs ... 60
TABLEAUX 3. 10: Caractéristiques des sondes pressions ... 60
TABLEAUX 3. 11: Caractéristiques des sondes de température ... 61
TABLEAUX 3. 12: Caractéristiques du conductivimètre ... 61
TABLEAUX 3. 13: Caractéristiques de la sonde de conductivité ... 62
TABLEAUX 3. 14: Caractéristiques techniques du débitmètre ... 62
TABLEAUX 3. 15: Principales caractéristiques des ilots de distribution pneumatique ... 63
LISTE DES FIGURES
Figure 1 1 : Vue généralisée du processus de conditionnement des boissons à la
SO.BE.BRA ... 6
Figure 1 2 : Schéma du processus de production de la bière [3] ... 7
Figure 1 3 : Schéma synoptique du processus de fabrication des ‘BG’ [4] ... 11
Figure 2. 1: Schéma synoptique de la laveuse [6] ... 18
Figure 2. 2: Schéma synoptique de la station existante de dilution de soude ... 27
Figure 2. 3: Diagramme fonctionnel de la station actuel de dilution de la soude ... 31
Figure 3. 1: Schéma synoptique de la nouvelle station de dilution de soude ... 39
Figure 3. 2: Schéma en 3D de la nouvelle station de dilution de soude ... 40
Figure 3. 3: Schéma en 2D de la nouvelle station de dilution de soude (vue de gauche) ... 41
Figure 3. 4: Programme principal ... 42
Figure 3. 5: Sous-programme mode manuel ... 43
Figure 3. 6: Organigramme séquence de désensachage des sacs ... 45
Figure 3. 7: Organigramme séquence dilution et de stockage de la Soude ... 47
Figure 3. 8: Organigramme séquence Recirculation Soude ... 48
Figure 3. 9: Organigramme du fonctionnement des pompes ... 49
Figure 3. 10: Grafcet fonctionnel Mode Auto de la nouvelle installation de dilution de soude ... 51
Figure 3. 11: Grafcet fonctionnel des pompes ... 52
Figure 4. 1 : Structure interne d’un API ... 65
Figure 4. 2: Structure de SIMATIC STEP 7 ... 67
Figure 4. 3: Configuration matérielle de l’automate ... 69
Figure 4. 4: Vue principale de l’IHM de la nouvelle installation de dilution de soude ... 73
Figure 4. 5: Vue Accueil de l’IHM de la nouvelle installation de dilution de soude ... 74
Figure 4. 6: Vue des alarmes de l’IHM de la nouvelle installation de dilution de soude ... 75
Figure 4. 7: Vue des paramètres du processus ... 76
Figure 4. 8: Vue Process manuel / auto ... 78
Figure 4. 9: Vue de la gestion des utilisateurs ... 79
Figure 4. 10: simulation du programme avec PLCSIM ... 80
LISTE DES PHOTOGRAPHIES
Photo 2. 1: Dispositif de mesure de la concentration de la soude ... 23
Photo 2. 2: Sac de soude de 25 kg ... 24
Photo 2. 3 : Manipulation par l’opérateur des sacs avant leur Concassage ... 32
Photo 2. 4 : Combinaison des opérateurs………33
Photo 2. 5: Lésions cutanées causées ... 33
RESUME
Pour le lavage des bouteilles de boisson venant de la ville, la SO.BE.BRA dilue la soude caustique à une concentration fixée, ce qui permet aux laveuses de faire l’appoint en soude de leurs bains. Cette dilution se fait à la station de dilution de la soude qui est composée d’équipements vétustes et dont le fonctionnement est entièrement en logique câblée. L’objectif de cette étude est non seulement d’automatiser tout le processus de dilution de la soude mais surtout d’éviter le contact de cette dernière avec l’opérateur. L’automatisation du nouveau système est faite avec un Automate Programmable Industriel (API).
L’Interface Homme Machine (IHM) pour la conduite du système est réalisée sur un terminal de supervision. Le mode de fonctionnement et les valeurs de consignes sont des paramètres modifiables au pupitre. Les schémas de câblage de l’installation ont été réalisés ainsi qu’un petit banc d’essai, ce qui nous a permis de simuler tout le nouveau processus de dilution. Les résultats obtenus sont concluants et nous permettent d’affirmer que les objectifs de ce travail qui est une œuvre de conception ont été atteints.
Mots clés : laveuses, station de dilution de la soude, API, IHM.
ABSTRACT
For the wash of the drink bottles coming from the city, the SO.BE.BRA dilutes the caustic soda in a given concentration what allows the bottle washer to make up soda of their baths. This dilution is made in the soda station which composed of dilapidated equipment functioning in logic cabled. The objective of this study is not only to automate all the process of dilution of the soda but especially to avoid the contact of the latter with the operator. The automation of the new system is made with a Programmable Logic Controller (PLC). The Human Machine Interface (HMI) for the monitoring of the system is realized on a terminal of supervision. The plans of cabling of the installation were carried as well as a trial low bench what enabled us to simulate all the new process. The obtained results are conclusive and allow us to affirm that the objectives of this work which is a work of design were reached.
Keywords: bottle washer, soda station, PLC, HMI.
INTRODUCTION GENERALE
La bière, boisson des dieux de Sumer1 et de l'Égypte, puis des Gaulois, mais aussi celle des moines au Moyen Age, est devenue aujourd'hui la boisson la plus consommée et la plus populaire au monde. Il urge donc pour les brasseries, d’augmenter leur productivité sur le marché tout en respectant les normes requises de production. Cette exigence passe par le nettoyage parfait des bouteilles vides qui s’effectue à laSociété Béninoise des Brasserie (SO.BE.BRA) par un ensemble de processus automatisé (laveuses) et non automatisé (station de dilution de la soude). C’est dans l’optique d’accroître sa compétitivité en offrant aux consommateurs un produit irréprochable, que la SO.BE.BRA a opté pour l’automatisation complète de sa station de dilution de la soude, dispositif qui joue un rôle important dans le processus de lavage des bouteilles. Notre contribution en vue de l’atteinte de cet objectif a porté sur le thème d’étude : ‘Automatisation de la station de dilution et d’appoint en soude des bains des laveuses à la SO.BE.BRA-Cotonou’.
L’objectif de cette étude est non seulement d’automatiser tout le processus de dilution de la soude mais aussi de garantir des mesures de sécurité optimale aux opérateurs. La méthodologie adoptée consiste, en une analyse approfondie du système en place. Cette analyse permettra d’établir le fonctionnement du système de rénovation proposé. Pour y parvenir, nos travaux de recherche ont porté sur les préoccupations relevées dans les six (6) chapitres :
1Sumer : Civilisation et région historique située dans le sud de l'Irak, la Mésopotamie. Elle a duré de la première colonie d'Eridu dans la période d'Obeïd en passant de la période d'Uruk et les périodes dynastiques jusqu'à la
le chapitre 1 présente le lieu de stage et le processus de fabrication des boissons ;
le chapitre 2 fait la description du système actuel de dilution de la soude à la SO.BE.BRA ;
le chapitre 3 est consacré à l’étude et à la conception de la solution d’automatisation ;
le chapitre 4 concerne la programmation du nouveau système;
le chapitre 5 traite de la supervision ;
le chapitre 6 présente une estimation partielle du coût du projet.
CHAPITRE 1: PRESENTATION DE LA SO.BE.BRA
1.1 HISTORIQUE [1]
La société béninoise de Brasserie (SOBEBRA) est la résultante d’un long processus marqué par un mouvement alterné de nationalisation et de privatisation. En effet, avant 1960, le Bénin (Ex-Dahomey) ne disposait d’aucune brasserie.
Au lendemain des indépendances, la première société de brasserie d’outre-mer (SOBRADO), entièrement constituée de capitaux étrangers fut créée. Jusqu’en 1957, elle fut une succursale de la Brasserie de la Côte d’Ivoire (BRACODI) qui importait des boissons de la Côte d’Ivoire pour les revendre au Dahomey. Elle devint par la suite la Société de Brasserie de Dahomey (SOBRADA), avant de prendre le nom de SOBRADO en 1960 suite à l’accession à l’indépendance.
Suite à la révolution de 1972, l’Etat béninois décida de nationaliser toutes les sociétés opérant sur le territoire national. La SOBRADO n’échappa pas à ce vent de changement. Elle fut nationalisée en 1975 et pris le nom de la « BENINOISE », avec un personnel évalué à plus de 1.200 agents.
Mais les nombreuses difficultés financières des années quatre-vingt ont contraint l’Etat à se dégager de la plupart des entreprises publiques. Ainsi, la décision de la privatisation de la BENINOISE fut prise. La société fut acquise par le groupe français CASTEL-BGI (Brasserie et Glacières International) le 06 Janvier 1992, et devint « SOBEBRA ».
Installée à Cotonou à PK 2,5 route de Porto-Novo, cette entité donna naissance au « GROUPE SOBEBRA », divisé en trois (03) sociétés gérées par CASTEL-BGI, actionnaire majoritaire à 90%. Les 10% restants sont partagés entre l’Etat et quelques privés nationaux. Il s’agit de :
la Société Béninoise de Brasserie (SOBEBRA) créée le 06 Janvier 1992
la société de Négoce de Boisson (SONEBO) créée le 06 Mai 1994
la POSSOTOMEENNE des Eaux (POSSO SA) créée le 06 Octobre 1994.
Suite à une décision des actionnaires, il a été procédé à la fusion de ces trois entités en une seule de taille plus grande, que représente la SOBEBRA SA. sous sa forme actuelle.
Les différents sectoriels basés à Cotonou, avec le concours des différents responsables d’unités, gèrent aussi bien le personnel de Parakou que de Possotomè.
1.2 ORGANIGRAMME DE LA SOCIETE BENINOISE DE BRASSERIE
La SO.BE.BRA a à sa tête un Directeur Général, et sa structure organisationnelle se présente comme suit :
une Direction Générale, chargée de l’administration générale, qui définit les politiques stratégiques et tactiques, et coordonne les actions de la société;
une Direction Administrative et Financière qui s’occupe de la gestion administrative et financière de la société;
une Direction des Ressources Humaines qui s’occupe de la gestion du personnel de la société ;
une Direction Commerciale qui représente la première vitrine de la société et est en contact permanent avec les consommateurs;
une Direction des Relations Extérieures qui s’occupe des affaires juridiques et externes de la société ;
une Direction Technique qui a pour rôle d’assurer la transformation des matières premières en produits finis par le biais des différents services de production à savoir le service achat de matières premières et consommables, le service fabrication, le service conditionnement, le service contrôle qualité et le service de contrôle technique .
C’est dans ce dernier département que nous avons effectué notre stage en participant à quelques travaux de maintenance et à la résolution du thème qui nous a été soumis par l’entreprise. L’organigramme de la direction technique de l’unité industrielle de Cotonou est présenté en annexe 1.
1.3 PROCESSUS DE FABRICATION DES BOISSONS A LA SOBEBRA
La SO.BE.BRA s’occupe essentiellement de la production des bières et des boissons gazeuses. La figure 1.1 présente une vue généralisée du processus de fabrication des boissons à la SO.BE.BRA.
1.3.1 FABRICATION DE LA BIERE
Le processus de fabrication de la bière peut être réparti en six étapes à savoir : le soufflage, la mouture, le brassage, la fermentation, la filtration et le conditionnement. Elle se présente suivant la figure 1.2 :
Figure 1 2 : Schéma du processus de production de la bière [3]
1.3.1.1 LE SOUFFLAGE
Le gritz de maïs et le malt préalablement stockés dans des sacs de 25 kg dans la salle de soufflage, qui sert en même temps de magasin, sont versés respectivement dans une trémie à maïs et une trémie à malt. Un moteur pneumatique muni d’un compresseur souffle sur les grains de malt ou sur le maïs pendant que le transport de la céréale s’effectue à travers une conduite dotée de vis sans fin qui racle le produit brut et l’achemine dans la conduite. Le maïs et les grains de malt sont respectivement envoyés dans un silo à maïs et un silo à malt cru. Un moteur situé dans la partie supérieure de la conduite
1.3.1.2 LA MOUTURE
A cette étape, le malt contenu dans le silo à malt cru est progressivement envoyé par une vis sans fin dans un moulin à marteaux. Le moulin dispose d’un système de calibrage qui permet de faire le tri des grains de malt selon leur grosseur et d’extraire les éventuels déchets qui y sont contenus. Les grains de malt sont ensuite concassés par les marteaux du moulin. Notons que la chambre de mouture est dotée d’un système d’aimants permettant de retenir les éventuelles particules métalliques contenues dans la farine de malt qui est ensuite envoyée par une vis sans fin dans le silo approprié.
1.3.1.3 LE BRASSAGE
La farine de malt est envoyée dans le pré-empâteur qui a pour rôle de la mélanger avec de l’eau dans une proportion et une température données. Le malt pré-empâté passe dans une cuve appelée cuve-matière. Quant au ‘gritz’ de maïs, il est mélangé à de l’eau à 60°C dans une autre cuve appelée cuiseur où on lui fait suivre des paliers de température (74°C ; 99°C). Ensuite la salade de maïs va rejoindre le malt dans la cuve-matière. Le mélange sera soumis à des paliers de température (62°C ; 72°C ; 78°C) dans le but de saccharifier l’amidon du maïs et du malt. La solution obtenue, la ‘maische’, est ensuite filtrée grâce à un filtre à maische qui sépare la partie liquide c’est-à-dire le jus, appelé ‘moût’ ou ‘brassin’ de la partie solide appelée ‘drèche’. La ‘drèche’ sera lavée avec de l’eau et pressée pour extraire le maximum de jus. Au cours de la filtration, le moût est stocké dans un bac tampon. A la fin de la filtration, ce moût est envoyé dans une cuve appelée ‘chaudière à houblonner’ où on le bouillit à 100°C pendant 90 minutes en y ajoutant des additifs tels que : le sucre, le zinc, le houblon qui donne à la bière son amertume. Ensuite il passe dans le
décanteur pendant quinze (15) minutes pour se débarrasser des particules troubles avant d’être envoyé à la cave pour la fermentation.
1.3.1.4 LA FERMENTATION
La fermentation est une étape cruciale dans le processus et a pour but la transformation des sucres fermentescibles du moût en alcool avec dégagement de C02. A la cave, le moût décanté passe dans un refroidisseur à moût (RAM) qui ramène sa température à environ 10°C avant d’être stocké dans les ‘Tanks Out Door’ (TOD) qui contiennent au préalable des levures fraîches pour accélérer la fermentation.
Elle dure 5 à 7 jours et s’effectue à différentes températures (10°C ; 12°C ; 16°C) ce qui conduit, à la fin de la fermentation, à l’obtention de la bière jeune.
Cette bière subit la garde à une température inférieur à 0°C pendant 2 ou 3 jours afin de repousser les levures vers le fond des TOD et de les éjecter, ensuite d’en affiner le goût et d’obtenir une clarification naturelle de la bière. On obtient ainsi une bière prête à être filtrée. Le dioxyde de carbone issu de la fermentation est récupéré, traité et stocké à la station CO2 afin d’être utilisé pour la saturation de la bière et des boissons gazeuses.
1.3.1.5 LA FILTRATION
La bière qui sort des TOD contient toujours des cellules de levure qui pourraient entraîner encore une fermentation non désirée. Par conséquent, cette bière passe par un système de filtration où elle est filtrée avant d’être stockée dans un bac tampon. Elle est ensuite diluée avec de l’eau désaérée, dosée, carbonatée puis stockée dans des tanks appelés tank de bière filtrée (TBF) pour le conditionnement.
1.3.2 FABRICATION DES BOISSONS GAZEUSES ‘BG’
La fabrication des boissons gazeuses se fait en quatre étapes essentielles à savoir: la préparation du sirop simple, la préparation du sirop fini, la préparation de la boisson et le conditionnement.
1.3.2.1 LA PREPARATION DU SIROP SIMPLE
Selon la quantité de boisson voulue on met du sucre dans une trémie que l’on envoie dans une cuve appelée cuiseur et contenant une certaine quantité d’eau à une température de 80oC pour permettre la dissolution totale du sucre.
1.3.2.2 LA PREPARATION DU SIROP FINI
Le mélange précédemment obtenu que l’on appelle sirop simple est filtré et refroidi à 20oC et envoyé dans une autre cuve appelé ‘conge’. On ajoute au sirop simple contenu dans la ‘conge’ les extraits de base selon la boisson à produire pour obtenir le sirop fini.
1.3.2.3 LE DOSAGE
Le dosage se fait par l’INTERMIX ou le FAMIX qui sont des dispositifs permettant de mélanger le sirop fini à l’eau désaérée et carbonatée dans des proportions adéquates selon la norme. On obtient ainsi la boisson gazeuse qui est stockée dans un bac appelé ‘colonne de boisson’ prêt pour le conditionnement. Le schéma synoptique du processus de fabrication des ‘BG’
est présenté à la figure 1.3.
Figure 1 3 : Schéma synoptique du processus de fabrication des ‘BG’ [4]
1.3.3 LE CONDITIONNEMENT
L’usine dispose de trois (3) lignes de conditionnement groupe 1, groupe 2 et groupe 3 qui assurent l’embouteillage et l’encaissage des boissons. Le groupe 1 s’occupe des boissons gazeuses (sucreries) alors que les groupes 2 et 3 s’occupent du conditionnement des diverses bières. Chacun des groupes comporte plusieurs machines dont : une décaisseuse, une laveuse, une mireuse vide, une soutireuse, une mireuse pleine, un pasteurisateur de bière en bouteille (uniquement utilisé dans les deux groupes de bière G2 et G3), une étiqueteuse, une dateuse, une mireuse d’étiquette, une encaisseuse et un palettiseur.
Le conditionnement des boissons se fait suivant les étapes ci-après :
Cuiseur
Trémie
Echangeur à plaques
Conge
Eau Désaérée
Famix
Magasin Filtre à carton
LA DEPALETTISATION
La dépalettisation consiste à charger les casiers de bouteilles vides sur des convoyeurs casiers. Le chargement se fait manuellement. Les convoyeurs casiers transportent les casiers vers la décaisseuse grâce à des motoréducteurs qui communiquent entre eux par l’intermédiaire des détecteurs (photoélectriques) se trouvant de part et d’autre des convoyeurs casiers.
LA DECAISSEUSE
Les casiers de bouteilles vides sont acheminés vers la ‘décaisseuse’, un robot qui a pour rôle d’enlever les bouteilles des casiers et de les déposer sur une table d’accumulation de bouteilles. La présence de casiers est signalée par des capteurs disposés de part et d’autre des convoyeurs. Une fois que le nombre de casiers admis dans la zone de décaissage est atteint, l’entrée des casiers est bloquée, et le chariot à grappin descend pour la prise des bouteilles. Cette prise se fait par envoi d’air comprimé dans les grappins qui se gonflent et serrent la bague des bouteilles. Les bouteilles sont ensuite déposées sur la table d’accumulation de la décaisseuse. Cette table est constituée d’un ensemble de chaines convoyeuses et des capteurs indiquant la présence de bouteilles sur la table.
LE LAVAGE DES BOUTEILLES
Le lavage des bouteilles se fait dans une machine appelée ‘laveuse’. Les bouteilles sont entrainées à l’entrée de la ‘ laveuse’ grâce aux convoyeurs. A l’entrée de la laveuse se trouvent des guides par lesquels transitent les bouteilles qui sont ensuite récupérées par des doigts de chargement. Ces doigts ramènent les bouteilles vers les paniers. Ces derniers sont entrainés par un ensemble de chaines qui font passer les bouteilles dans les différentes zones : zone de pré- rinçage, zone de bains de soude à chaud (2 bains de soude) et zone de rinçage.
Les bains se font par un système d’injection assuré par une pompe. Notons la présence d’un moteur ‘vageur’ créant des vagues dans les bains de soude pour ramener les étiquettes en surface. Un moteur tambour s’occupe de la filtration des étiquettes qui seront évacuées à l’extérieur dans des bacs par un extracteur et des transporteurs.Une image de la laveuse est présentée en annexe 1.
LE CONTROLE DE FOND ET DE BAGUE DES BOUTEILLES
A cette étape la ‘mireuse vide’ contrôle l’état de la bague et le fond des bouteilles sorties de la laveuse. La mireuse est constituée d’un système de camera pour l’inspection des bagues et du fond, d’un ensemble de capteurs
‘trigger’ permettant de connaitre la position des bouteilles, et d’un éjecteur pour éjecter les bouteilles ‘ébréchées’ ou celles contenant de liquide résiduel (eau ou soude).
LE SOUTIRAGE
Les bouteilles conformes sortant de la ‘mireuse vide’ sont convoyées vers la soutireuse qui se charge du remplissage automatique et du bouchage des bouteilles. Ces dernières sont guidées dans la soutireuse par les étoiles et guides de convoyage.
LE CONTROLE DE NIVEAU DE REMPLISSAGE ET DE PRESENCE DE BOUCHON
Ce contrôle est fait par ‘la mireuse pleine’ qui est un appareil muni d’un système d’éjecteur identique à celui de la ‘mireuse vide’ et d’un ensemble de capteurs lui permettant de contrôler le niveau de remplissage des bouteilles, la présence de bouchon. Notons que cette mireuse contrôle également la présence d’éventuelle canule dans les bouteilles pleines.
LA PASTEURISATION
Les bouteilles remplies de bière passent dans le pasteurisateur. Ce dernier permet de réchauffer la boisson à travers un ensemble de 9 bains (3 bains de chauffage, 3 bains de pasteurisation et 3 bains de refroidissement) afin de détruire les éventuelles levures restantes dans la boisson en vue de prolonger sa durée de conservation. En un mot il permet de pasteuriser la bière. Les neufs bains se font respectivement suivant les températures ci-après : 31°C ; 42°C ; 53°C ; 63°C ; 64°C ; 63°C ; 53°C ; 41°C ; 32°C. La photo 1.5 représente le pasteurisateur de la ligne G2.
L’ETIQUETAGE
C’est à cette étape que les bouteilles reçoivent les étiquettes, contre étiquettes, collerettes ou ‘staniole’ selon le type de boisson. Notons ici que pour certaines boissons qui ne nécessitent pas d’étiquettes comme ‘Coca-Cola’ et Sprite, on contourne l’étiqueteuse. La photo 1.6 représente l’étiqueteuse de la ligne G2.
LA DATATION
A cette étape on inscrit sur chaque bouteille l’heure et le groupe sur lequel elle a été produite ainsi que la Date Limite d’Utilisation Optimale (DLUO).
Cette inscription se fait par jet d’encre grâce à un appareil qu’on appelle
‘dateuse’.
LE CONTROLE FINAL
On contrôle à ce niveau la présence d’étiquettes et à nouveau le niveau de remplissage et la présence de bouchon sur la bouteille grâce à un autre type de mireuse qui est à l’image de la mireuse pleine.
L’ENCAISSAGE
Les bouteilles de boisson sont convoyées vers la table d’accumulation de l’encaisseuse où elles sont rangées grâce à des guides. Elles sont ensuite disposées dans les casiers par un chariot à grappin dont le principe de fonctionnement est identique à celui de la décaisseuse. Notons que l’encaisseuse et la décaisseuse sont toujours disposées l’une près de l’autre car les casiers vides provenant de l’entrée de la décaisseuse sont en même temps convoyés vers la sortie de l’encaisseuse.
LA PALETTISATION
Cette machine représente un système presque automatisé concernant la mise en caisses sur convoyeurs. Ces casiers sont placés les uns sur les autres sous forme d’un parallélogramme de six (6) casiers sur quatre (4) pour le volume de 1L et six (6) pour le volume de 35cl, ce parallélogramme est posé sur une planche appelée palette.
CHAPITRE 2 : PROCESSUS DE DILUTION DE LA SOUDE A LA SO.BE.BRA
INTRODUCTION
Nous présentons dans ce chapitre le processus de dilution de la soude et une analyse de l’installation actuelle ; Ceci permettra de mieux appréhender les insuffisances du système en vue de son amélioration.
2.1 DESCRIPTION DE LA LAVEUSE [5]
La laveuse est une machine permettant le lavage aseptique des bouteilles suivant un cycle de lavage bien structuré. En effet, les bouteilles sont portées sur la table d’accumulation placée à l’entrée de la laveuse et, à travers le groupe de chargement, sont introduites dans les paniers en plastique pour toute la durée du traitement.
Avant d’entrer dans la zone de prélavage, les bouteilles sont vidées de leurs éventuels résidus comme des liquides, du sable ou toute impureté qui pourrait polluer les bains. Tout ce qui sort des bouteilles est recueilli et évacué de la machine à travers une canalisation.
Dans la zone de prélavage, la bouteille passe à travers les zones d’arrosage ; chaque zone comprend des buses d’arrosage interne à basse pression et une douche externe. Dans cette zone, on augmente graduellement la température des bouteilles en utilisant la chaleur résiduelle de l’eau de la zone de rinçage.
Les bouteilles passent ensuite à la zone de lavage proprement dite. Elle est composée d’un nombre de bains détergents, identiques entre eux, dont le nombre dépend du temps de traitement demandé. Le lavage est exercé par des agents chimiques de la solution détergente, par la température et par l’action mécanique des arrosages internes présents à la sortie des bains détergents. Le système d’extraction des étiquettes se trouve dans les premiers bains détergents.
Les bouteilles passent ensuite dans la zone de rinçage qui est constituée d’un bain et d’une zone d’arrosage. Celle-ci comprend 3 zones d’arrosage interne et externe avec de l’eau en circulation, et une zone finale avec arrosage interne avec de l’eau propre. Après un temps d’égouttement suffisant, le système de déchargement dépose les bouteilles sur la bande transporteuse qui les achemine vers la soutireuse en passant par la mireuse vide. La figure 2.1
présente le schéma synoptique de la laveuse.
Figure 2. 1: Schéma synoptique de la laveuse [6]
1- Convoyeur bouteilles sales 14- 2nd jet de rinçage à 35°C 2- Table d’accumulation des bouteilles 15- 3ejet de rinçage à 28°C 3- Doigts de chargement 16- Jet d’eau douce à 20°C
4- Vidange du liquide résiduel 17- Zone de déchargement des bouteilles
5- jets de prélavage à 40°C 18- Convoyeur de déchargement 6- 1er bain de lavage à 70°C des bouteilles 7- Zone d’extraction des étiquettes 19- Alimentation en eau douce
8- Jets de lavage à 70°C 20- Réservoir d’eau 9- 2eme bain de lavage à 80°C 21- Entrée eau pour les bains
10- Zone d’extraction des étiquettes 22- filtre tubulaire statique
11- Jets de lavage à 80°C 23- filtre statique d'écluse 12- Bain de rinçage à 60°C 24- filtre d’extraction d’étiquettes
13- 1er jet de rinçage à 48°C 25-filtre autonettoyant parabolique
2.2 SUIVI DU LAVAGE DES BOUTEILLES [7]
Le lavage des bouteilles est une étape importante dans la chaine de production. Elle s’effectue suivant plusieurs bains, chacun avec des caractéristiques bien précises.
2.2.1 LES ETAPES DU LAVAGE
Les différentes étapes du lavage des bouteilles sont :
la pré-inspection : c'est la sélection des bouteilles conformes, effectuée par un opérateur ;
le prélavage : il est assuré avec une eau adoucie tiède, permettant l'élimination des matières adhérant aux parois, et réchauffant les bouteilles pour éviter les chocs thermiques lors du trempage dans la soude à cause de la différence entre la température ambiante et la température des bains de soudes (70C°) ;
les bains de soude : Le lavage à la soude caustique s'effectue à une température se situant entre 65°C et 85°C et à une concentration allant de 1,5 à 3%. La température élevée a pour but d’augmenter l’efficacité du lavage pour éliminer toutes les matières organiques et pour désinfecter.
La soude est combinée au Mix 100 et au Sopourède, substances dont le rôle est d’atténuer la mousse en provenance de NaOH, d’effacer le codage, d’enlever les étiquettes, et de permettre la brillance des bouteilles ;
le rinçage : c’est une opération de rinçage des bouteilles pour éliminer les traces de détergent provenant des bains de soude. Il se fait dans trois bains contenant successivement une eau adoucie chaude, tiède et froide.
Le rinçage final est réalisé par l'eau froide chlorée de 1 à 3 ppm pour
éliminer les résidus caustiques et refroidir les bouteilles jusqu'à la température ambiante.
2.2.2 LES PARAMETRES INFLUENÇANT LE LAVAGE Plusieurs paramètres influencent le lavage des bouteilles :
la Concentration de NaOH
Les bouteilles subissent un lavage à la soude pour éliminer toutes les moisissures qui peuvent influencer la qualité du produit fini ; c’est pour cette raison que la concentration de NaOH doit être comprise entre 1,5% et 3 % dans le premier bain et entre 1,5 et 2,5 % dans le deuxième;
le chlore
Le chlore est considéré comme un désinfectant alors il doit être présent dans le dernier bain avec une abondance de 1 à 3 ppm ;
les rampes d’injection
L’alignement des rampes d’injection est très important dans le rinçage ; elles doivent être alignées pour que l’eau pénètre dans la bouteille ;
la température des bains
La température augmente l’efficacité du lavage en permettant l’élimination des moisissures et facilite l’enlèvement des tâches.
2.2.3 CONTRÔLE DE QUALITE
Pour se rassurer du bon lavage des bouteilles par la laveuse, le laboratoire technique procède à plusieurs tests sur les différents paramètres influençant ce lavage.
la température
La température des bains de soude doit être comprise entre 65°C et 85°C pour le premier bain et entre 65°C et 80°C pour le deuxième.
les rampes d’injection
On vérifie l’alignement des rampes d’injection pour un bon lavage des bouteilles.
la concentration des bains de soude
La concentration des bains de soude doit être comprise entre 2% et 3% pour le premier bain et entre 1.5% et 2.5% pour le deuxième bain. Le laboratoire technique pour le contrôle procède comme suit :
on prend deux échantillons, un du premier bain et l’autre du deuxième ;
on prélève 5 ml, qu’on dilue dans 25 ml d’eau ;
on ajoute 2 ml d’une solution de HCl normal ;
on verse trois gouttes de phénolphtaléine ;
on dose avec l’acide chlorhydrique.
chloration du rinçage
La concentration en chlore dans l’eau de rinçage doit être comprise entre 1 et 3 ppm. Ce test est fait grâce au DPDN 1 et cela comme suit :
on prend un comprimé de DPDN1 ;
on le met dans un verre de 10 ml d’eau ;
on agite ;
on compare la coloration grâce au comparateur puis on lit la valeur.
les traces de soude
A la sortie de la laveuse, on vérifie s'il y a des traces de soude dans les bouteilles lavées en versant de la phénolphtaléine dans les bouteilles et on observe :
s’il n’y a pas de changement de couleur, il n’y a donc pas de trace de soude ;
dans le cas contraire il y a existence des traces.
présence des moisissures
On contrôle aussi la présence des moisissures dans les bouteilles lavées en faisant un test au bleu de méthylène, ce dernier colore les parois des moisissures en bleu. Ce test consiste à verser 25 ml de bleu de méthylène dans la bouteille lavée de façon à ce que tout l’intérieur des bouteilles soit recouvert de bleu de méthylène. Après, on transvase le bleu de méthylène dans la bouteille suivante, ensuite on rince la bouteille puis on observe s’il y a des moisissures ou pas.
2.3 APPOINT EN SOUDE DES BAINS DES LAVEUSES
Chaque laveuse dispose de deux tuyauteries d’arrivées soude : une tuyauterie pour le bain 1 et une autre pour le bain 2. Chaque arrivée soude est régulée par des vannes pneumatiques commandées par l’automate de la laveuse. Avant l’appoint en soude des bains, le laboratoire paramètre les laveuses, c’est-à-dire insère les consignes en concentration des différents bains.
La concentration du bain 1 doit être comprise entre 2% et 3% et celle du bain 2 entre 1,5% et 2,5%. Ainsi lors de l’appoint en soude, lorsque la concentration d’un bain d’une laveuse est inférieure à la consigne, la vanne correspondante au bain s’ouvre afin de permettre l’appoint. Lorsque la concentration est égale à la consigne, la vanne se ferme. Le TABLEAU 2.1 présente les concentrations de soude respectives des bains 1 et 2.
TABLEAUX 2. 1: Concentration de la soude dans les différents bains
Concentration de soude (%)
Bain 1 Bain 2
Consigne 2,30 1,80
Concentration minimale 2 1,50
Concentration maximale 3 2,50
Vanne
Consigne(s) Consigne(s) Concentration < tempsmin OFF 90 90
Concentration < tempsmin ON 120 120 Concentration > tempsmin OFF 100 100 Concentration > tempsmin ON 20 20
Au sein de chaque bain, on y retrouve un conductivimètre de marque Liquiline M CM42 qui affiche la conductibilité de la soude (concentration en cours de la soude) et renseigne sur la température de la soude. La photo 2.1
présente l’image du conductivimètre et de sa sonde de conductivité.
Photo 2. 1: Dispositif de mesure de la concentration de la soude
L’éventuel ajout de soude dans les différents bains des laveuses s’effectue par la pompe d’introduction installée à la Station de dilution de la soude.
2.4 SYSTEME ACTUEL DE DILUTION DE LA SOUDE
A la SOBEBRA, la soude est importée à l’état granuleux dans des sacs de 25 kg. Cette soude a une concentration de 99,0% (soude caustique) et nécessite sa dilution pour l’appoint des différents bains de soude des laveuses.
La photo2.2 représente un sac de soude de 25 kg.
Photo 2. 2: Sac de soude de 25 kg
Ces sacs sont regroupés en palettes de 45 sacs et stockés dans un magasin.
2.4.1 DESCRIPTION DE LA STATION DE DILUTION DE LA SOUDE
La station de dilution de soude est une installation conçue pour la dilution de la soude caustique importée. Cette installation est composée d’un ensemble d’équipements à savoir :
un bac de dilution : c’est une cuve cylindrique à fond convexe d’un volume de 4 300 L permettant le processus de dilution de la soude (soude caustique + eau). Il est muni d’une lanterne grâce à laquelle les opérateurs contrôlent le niveau d’eau nécessaire avant la dilution. Une
image du bac de dilution de la stationde soude est présentée en annexe 1.
un bac de stockage : c’est une cuve cylindrique à fond conique, de volume plus grand de 16 000 L, prévue pour le stockage de la soude après la dilution. Une image du bac de stockage de la stationde soude est présentée en annexe 1.
une trémie : récipient dans lequel on verse la soude caustique après ouverture des sacs. Elle est fabriquée en inox, matériau résistant à la soude caustique. Une image de la trémie est présentée en annexe 1.
une vis-sans-fin : la vis-sans-fin est un dispositif mécanique commandé par un moteur qui, par un mouvement de rotation racle la soude granuleuse contenue dans la trémie puis l’achemine dans le bac de dilution. Une image de la vis sans fin est présentée en annexe 1.
des motopompes : Pour l’installation actuelle, il en existe deux qui fonctionnent suivant le choix de l’opérateur. La pompe choisie permet le fonctionnement de toute l’installation (recyclage, transfert) et communique avec les laveuses de bouteilles pour l’appoint en soude des bains. L’image des pompes de la stationde soude est présentée en annexe 1.
Des vannes : elles sont utilisées pour la dilution de la soude, le recyclage et le transfert. Elles sont toutes manuelles nécessitant l’intervention des opérateurs lors de la dilution, donc une vigilance de leur part. L’image des vannes actuelles de la stationde soude est présentée en annexe 1.
Un emplacement pour la vidange manuelle des sacs : les opérateurs se mettent à côté de la trémie, emplacement réservé pour le dépôt et la vidange des sacs après les avoir bien secoués. Une image de l’emplacement prévu pour les palettes de sacs est présentée en annexe 1.
2.4.2 SCHEMA SYNOPTIQUE DE L’INSTALLATION EXISTANTE
La figure 2.2 représente le schéma synoptique de l’installation actuelle de la station de dilution de la soude.
Figure 2. 2: Schéma synoptique de la station existante de dilution de soude
Eau SONEB
Soude caustique
Bac de dilution de la soude
Bac de stockage
de la soude diluée
Pompe 1
Pompe 2
V-1 V-2
V-3 V-4
V-11
V-13
V-5
V-6 V-10
V-12 V-8
V-7
V-9 Laveuse
G1
Laveuse G2
Laveuse G3 V-14 V-15
V-16
V-17
V-18
V-19
APPOINT DES LAVEUSES
Vis sans fin
M4
TREMIE
Egout V-1, V-2 : Vannes d’ouverture et de fermeture pompe 2 V-3, V-4 : Vannes d’ouverture et de fermeture pompe 1 V-5 : Vanne sortie bac de dilution
V-6 : Vanne recirculation soude V-7 : Vanne entrée bac de dilution V-8 : Vanne arrivée eau SONEB V-9 : Vanne rinçage vis sans fin V-10 : Vanne entrée bac de stockage V-11 : Vanne sortie bac de stockage V-12 : Vanne départ laveuses V-13 : Vanne sortie égout
V-14, V-15 : Vannes d’appoint laveuse 1 V-16, V-17 : Vannes d’appoint laveuse 2 V-18, V-19 : Vannes d’appoint laveuse 3
2.4.3 DIAGRAMME DU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE L’INSTALLATION EXISTANTE
La figure.2.3 représente le diagramme fonctionnel du système actuel de dilution de la soude.
Vérification des vannes avant le démarrage du processus de dilution -Vannes fermées : 5,6,7, 8, 9, 10, 13
-Vannes ouvertes : 11, 12, (1,2) ou (3,4)
Quitter le mode Automatique pour le Mode manuel
Couper pompe 1 ou 2
Fermer les vannes 11, 12
Niveau d'eau atteint
Ouvrir les vannes 8, 7 et démarrer vis sans fin (Démarrage remplissage Bac de dilution)
A
Ouvrir les vannes 5,6 Fermer les vannes 7, 8
Démarrer la pompe 1 ou 2 suivant le choix exigé
Déchirer les sacs de soude et les vider dans la trémie
Une Palette de sacs finie A
B
tempo 10mn
Fermer la vanne 6 et arrêter vis sans fin
Ouvrir la vanne 10, Pompe en marche
(Stockage de la soude diluée dans le bac de stokage)
Changement du bruit de la pompe
B
tempo finie
C
Attendre la fin de stockage de la soude
Figure 2. 3: Diagramme fonctionnel de la station actuel de dilution de la soude Fermer les vannes 10,
5 et couper la pompe
Ouvrir vannes 8,9 et démarrer vis sans fin
(Rincage de la vis sans fin)
Fermer vannes 8, 9 et arreter vis sans fin
tempo 5mn
Ouvrir vanne 12,11
Passer en mode Auto
FIN C
2.5 ANALYSE ET PROBLEMATIQUE
Le système mis en place par la SOBEBRA pour la dilution de la soude présente de nombreux risques de santé pour les opérateurs. En effet, la soude stockée au magasin, sous l’effet de l’environnement (l’humidité, l’air), se solidifie, rendant certains sacs compacts par conséquent difficile à vider. Le système actuel de désensachage des sacs étant manuel, les opérateurs déploient donc de gros efforts physiques pour le concassage des sacs. Ils utilisent aussi des instruments tranchant pour leurs ouvertures ce qui peut entraîner des blessures graves par la suite. On remarque de sérieux maux de dos chez les opérateurs après la manipulation. La photo 2.3 montre le concassage des sacs avant la vidange.
Photo 2. 3 : Manipulation par l’opérateur des sacs avant leur Concassage
De plus, les opérateurs sont obligés de mettre des combinaisons avant le démarrage du processus afin de se protéger contre la soude qui est une substance très dangereuse et dont le contact peut entraîner des brûlures, des lésions oculaires graves et des irritations cutanées. Les photos 2.4 et 2.5
présentent respectivement l’opérateur en combinaison et les lésions cutanées de la soude sur l’homme.
Photo 2. 4 : Combinaison des opérateurs Photo 2. 5: Lésions cutanées causées par la Soude [8]
Il est donc important pour la sécurité des opérateurs, d’être le moins possible en contact direct avec la soude.
La dilution d’une palette de sacs nécessite un volume d’eau fixe, ceci dans le but d’obtenir la concentration de soude exigée par le laboratoire technique après le processus de dilution. Cependant, on note la plupart du temps, que cette concentration varie en fonction de l’humeur de l’opérateur qui n’a pas un total contrôle du volume d’eau nécessaire pour la dilution d’une palette de sacs de soude. Ceci est dû à l’absence d’un dispositif de mesure de la concentration dans les bacs, d’une sonde de niveau pour contrôler le niveau du liquide, d’un débitmètre pour contrôler le volume de l’eau, et d’une table de supervision pour le suivi de tous ces paramètres.
On retrouve aussi dans toute l’installation, des vannes manuelles intervenant dans le processus de dilution et de stockage de la soude, rendant la tâche pénible
aux opérateurs car à chaque étape de la préparation, ils doivent fermer ou ouvrir la ou les vanne (s) correspondante(s).
Il ressort de cette analyse que l’installation existante présente de grands risques pour les travailleurs de l’usine et nécessite plus de main d’œuvre. De plus, la qualité de la soude obtenue après dilution n’est pas garantie.
C’est dans l’optique d’éliminer ces risques, et d’obtenir à la fin du processus une qualité de soude meilleure pour le lavage des bouteilles que la SOBEBRA a opté pour l’automatisation complète du processus de dilution de la soude. En optant pour ce choix, la SOBEBRA ne se trouve pas seulement dans une logique de gain de temps, de personnels, de produits et alors d’argent, mais aussi dans un contexte de modernisation de l’industrie et de sécurisation des employés.
CONCLUSION
Dans ce chapitre, nous avons présenté non seulement le processus de dilution de la soude mis en œuvre à la SO.BE.BRA mais aussi les insuffisances du système existant. Ceci nous permettra de définir le cahier de charge du système amélioré.
CHAPITRE 3 : CONCEPTION DE LA NOUVELLE STATION DE DILUTION ET D’APPOINT EN SOUDE DES BAINS DES LAVEUSES
INTRODUCTION
Ce chapitre est consacré à la conception de la nouvelle station de dilution et d’appoint en soude des bains des laveuses. Après avoir défini le cahier des charges, la conception consistera en :
une présentation du schéma synoptique du nouveau système suivi de la description de son fonctionnement ;
un dimensionnement de l’installation.
3.1 PRESENTATION DU CAHIER DES CHARGES
Il s’agit de concevoir une installation entièrement automatisée de dilution et d’appoint en soude des bains des laveuses à la SO.BE.BRA-Cotonou. La nouvelle installation sera pilotée par un Automate Programmable Industriel (API)et devra disposer de deux modes de fonctionnement :
un mode manuel pour un fonctionnement indépendant des machines ;
un mode automatique prévu pour la conduite normale du système c’est- à-dire le ‘désensachage’ des sacs, la dilution, le stockage et la recirculation de la soude.
La conduite du système sera assurée par une Interface Homme-Machine installée sur un terminal prévu à cet effet. L’Interface Homme-Machine devra contenir une vue générale du processus qui relève les états de chaque actionneur, le mode de fonctionnement du système, les signalisations en cas
de défaut, et les valeurs analogiques des différentes sondes utilisées lors du fonctionnement.
L’installation nécessitera l’intervention d’un seul opérateur pour son fonctionnement. L’accès à certaines fonctions sur le pupitre sera sécurisé et donc réservé à des groupes d’utilisateurs donnés. De plus, les différentes pompes intervenant dans le fonctionnement de l’installation, seront permutées à tour de rôle après un temps de fonctionnement paramétrable, ceci, afin d'équilibrer leur usure.
3.2 ETUDE GENERALE DE LA NOUVELLE INSTALLATION La nouvelle installation de dilution et d’appoint en soude contribuera au
désensachage semi-automatique des sacs de soude, à la dilution automatique de la soude caustique, puis au stockage automatique de la soude après dilution. Un système de recirculation sera installé afin d’optimiser la durée de stockage de la soude diluée et de permettre un appoint rapide en soude des laveuses. Cette nouvelle installation nous impose des réaménagements technologiques sur l’ancienne.
Processus de ‘désensachage’ des sacs de soude
Le système de ‘désensachage’ des sacs consiste à vider les sacs de soude de leur contenu sans l’intervention d’un opérateur. Pour cela nous mettrons en place un système composé de :
un convoyeur à bande entrainée par un moteur M1 pour le transport des sacs de 25kg ;
un convoyeur à rouleaux entrainé par un moteur M2 et situé au-dessus de la trémie ;
une lame circulaire rotative, d’une épaisseur donnée, entrainée par un moteur M3 permettant de déchirer les sacs de soude ;
un système de deux vérins V1, V2 à deux effets au bout desquels sont fixés deux pointes en inox ;
un troisième vérin V3 à deux effets permettant le mouvement de
‘montée’ et de ‘descente’ du support en acier où sont fixés les deux vérins V1 et V2 ;
des détecteurs photoélectriques disposés de part et d’autre de l’installation renseignant sur la position du sac au cours du processus ;
une trémie située en-dessous du convoyeur à rouleaux et où se déverse la soude lors de la vidange des sacs ;
une vis sans fin entrainée par un moteur M4 qui transportera la soude déversée dans la trémie, vers le bac de dilution.
Processus de dilution et de Stockage de la soude
Au cours de la vidange des sacs, la soude caustique est diluée dans un bac par l’intermédiaire des différentes pompes et vannes. Le processus nécessitera donc :
un bac de dilution déjà en place sur l’ancien système. Cependant, il sera muni cette fois ci d’une sonde pression située au fond du bac et renseignant sur l’état vide du bac, sur le volume d’eau dans le bac et sur le trop plein du bac (sécurité de l’installation) ;
un bac de stockage, aussi en place sur l’ancien système et qui permettra le stockage de la soude après la dilution. Ce dernier sera aussi muni d’une sonde pression pour renseigner sur le volume de soude au cours de l’utilisation par les laveuses ;
des conductivimètres qui seront installés sur les différents bacs afin de mesurer la concentration de la soude dans les bacs lors du processus. Celui du bac de dilution permettra l’arrêt du processus de
dilution et le démarrage du processus de stockage et celui du bac de stockage renseignera sur la concentration de la soude stockée dans le tank ;
des sondes de température seront insérées dans les bacs pour contrôler la température de la soude diluée, pendant et après le processus.
Toute l’installation sera munie de vannes pneumatiques afin d’assurer le déroulement automatique du processus. Pour permettre une bonne conservation de la soude stockée, une recirculation est suggérée grâce aux ajouts de tuyauteries de retour dans le bac de stockage comme le montre le schéma synoptique de la nouvelle installation figure 3.1. Le fonctionnement des pompes sera modifié, c’est-à-dire que chacune d’elles aura un temps de fonctionnement précis. Pour le faire, nous modifierons juste le câblage actuel des deux pompes.
La figure 3.1 nous montre le schéma synoptique de la nouvelle station de dilution et d’appoint en soude des bains des laveuses et la figure 3.2 présente l’installation en trois dimensions (3D).
Figure 3. 1: Schéma synoptique de la nouvelle station de dilution de soude
Laveuse G1
Laveuse G2
Laveuse G3 Eau
SONEB
Vis sans fin
Bac dilution soude
Bac stockage soude diluée
Pompe 1
Pompe 2
V-1 V-2
V-3 V-4
V-11
V-13
V-5
V-6 V-10
V-8 V-12
V-7 V-9
APPOINT DES LAVEUSES V-15 V-16
V-17 V-18
V-19 V-20
M3 Sac de soude
Bande transporteuse
Convoyeur à Rouleaux
M4
Lame
TREMIE
M1 M2
Verin 3
Verin 1 Verin 2 Support
V-14
Conductivimètre
Egout
Sonde pression
Conductivimètre
T°
T°
Sonde pression débimètre
Présence sac
D1 D2
Zone A
Zone B
recirculation de la soude V-1, V-2 : Vannes d’ouverture et de
fermeture pompe 2
V-3, V-4 : Vannes d’ouverture et de fermeture pompe 1
V-5 : Vanne sortie bac de dilution V-6 : Vanne recirculation soude V-7 : Vanne entrée bac de dilution V-8 : Vanne arrivée eau SONEB V-9 : Vanne rinçage vis sans fin V-10 : Vanne entrée bac de stockage
V-11 : Vanne sortie bac de stockage V-12 : Vanne départ laveuses V-13 : Vanne sortie égout V-14: Vanne CIP bac de dilution V-15, V-16 : Vannes d’appoint laveuse 1 V-17, V-18 : Vannes d’appoint laveuse 2 V-19, V-20 : Vannes d’appoint laveuse 3 D1: Détecteur présence sac sur convoyeur à bande D2: Détecteur présence sac sur convoyeur à rouleaux
Figure 3. 2: Schéma en 3D de la nouvelle station de dilution de soude 1
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