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10 réflexions pour une utilisation optimale de la technologie de vide

La technologie de vide joue un rôle considérable dans l'emballage des denrées alimentaires et autres produits. Le vide est indispensable partout, de l'emballage sous vide aux sacs tubulaires, blisters et emballages thermoformés. Sans vide, il serait également impossible de manipuler et de transporter des cartons ou d'automatiser des systèmes de palettisation ou de préparation de commandes. Diverses machines de remplissage utilisent également le vide pour la ligne d'alimentation en produit ou pour manipuler l'emballage (saisie et dépose d'objets).
À l'inverse de la technologie d'air comprimé, de nombreux utilisateurs trouvent la technologie de vide plutôt délicate à appréhender. C'est pour cela que les pompes à vide sont souvent mal utilisées ou que leur sortie est inutilement surdimensionnée. Ceci donne des résultats peu satisfaisants, des processus sujets aux perturbations, une consommation d'énergie ou des coûts d'exploitation excessifs. Les 10 considérations ci-dessous ont été regroupées pour vous aider à utiliser la technologie de vide de façon aussi efficace et rentable que possible, de manière à optimiser les processus et réduire les coûts d'exploitation.

1. Comprendre la physique du vide

L'objectif principal des pompes à vide et des systèmes de vide est d'aspirer l'air d'un système fermé de manière à y créer le vide. Ceci signifie qu'ils créent un niveau de pression inférieure à la pression atmosphérique ou à la pression ambiante.
Dans la technologie d'emballage, vous pouvez utiliser le vide pour aspirer, évacuer, former, presser, maintenir, déplacer, remplir et transporter. Le niveau de vide utilisé dépend de l'application, mais il se situe toujours entre 1 et 900 millibars [mbar] (absolu). En supposant que la pression atmosphérique (pression de l'air) est de 1 000 mbar, ce niveau de vide se situerait entre 10 et 99,9 pour cent (fig. 1).
En plus du niveau de vide atteint par une pompe à vide (également appelée pression finale), la vitesse de pompage d'une pompe à vide est une autre variable clé. La vitesse de pompage indique la quantité d'air qu'une pompe à vide est capable d'extraire pendant une durée donnée. La vitesse de pompage est normalement donnée en mètres cubes par heure [m3/h]. Ces deux paramètres techniques sont liés. Cette relation est décrite par la courbe de vitesse de pompage (fig. 2).

2. Choisir le générateur de vide idéal

Il existe une multitude de technologies de vide différentes. Les pompes à vide ou soufflantes mécaniques suivantes sont principalement utilisées dans le domaine de la technologie d'emballage (fig. 3):
1. Pompes à vide à palettes rotatives, à fonctionnement à sec
Les pompes à vide à palettes rotatives, à fonctionnement à sec, sont idéales pour une large gamme de processus d'emballage. Ces pompes sont capables d'atteindre un niveau maximum de vide de 100 mbar. Cependant, la vitesse de pompage ne doit pas excéder 40 m3/h car les palettes des pompes à vide plus grandes de ce type de pompe s'usent plus ; elles nécessitent donc des travaux de maintenance plus importants et engendrent des coûts plus élevés.
2. Pompes à vide à palettes rotatives et lubrifiées à l'huile
Les pompes à vide à vide à palettes rotatives et lubrifiées à l'huile permettent d'atteindre un niveau de vide de 0,1 mbar. Elles sont classiquement utilisées dans les systèmes d'emballage sous vide mais elles peuvent également être utilisées dans de nombreuses autres applications industrielles. Les pompes à vide rotatives à palettes peuvent fonctionner à des vitesses de pompage comprises entre 3 et 1 600 m3/h. Le fluide de fonctionnement, qui est de l'huile, circule dans un circuit interne.
3. Pompes à vide sèches à becs
Les pompes à vide sèches à becs ne nécessitent aucun fluide de fonctionnement dans la chambre de compression. Leur principe de fonctionnement sans contact offre l'avantage d'une maintenance réduite. Elles atteignent des pressions finales pouvant aller jusqu'à 40 mbar et leur vitesse de rotation peut être asservie entre 20 et 80 Hertz, ce qui permet de les utiliser dans des processus dans lesquels les exigences de sortie modifiables doivent être respectées sur demande. Les vitesses de pompage classiques vont de 40 à 1 000 m3/h.
4. Pompes à vide sèches à vis
Les pompes à vide sèches à vis ne nécessitent pas non plus de fluide de fonctionnement pour compresser l'air extrait. Elles atteignent un niveau de vide de 0,1 mbar voire moins. Comme la plupart des applications fonctionnent à des pressions bien plus élevées, les pompes à vide à vis sont en général uniquement utilisées dans des machines d'emballage sous vide plus grandes, comme alternative aux pompes à vide à palettes rotatives dotées d'un booster de vide supplémentaire.
5. Soufflantes à canal latéral
L'un des signes distinctifs des soufflantes à canal latéral est leur vitesse de pompage élevée. Parce qu'elles atteignent uniquement des pressions différentielles faibles, elles peuvent seulement offrir un niveau de vide maximum de 500 mbar. C'est pourquoi elles sont idéalement adaptées aux applications qui nécessitent une vitesse de pompage élevée associée à un niveau de vide faible. Bien que les soufflantes à canal latéral ne nécessitent aucune maintenance, elles ont une efficacité énergétique moindre si elles sont utilisées dans la zone de fonctionnement proche de la limite de leurs performances.

3. Dimensionner une alimentation en vide

Il est important que les utilisateurs comprennent de manière précise leur processus et qu'ils sachent de quel niveau de vide et de quelle vitesse de pompage celui-ci a besoin. L'incertitude conduit souvent à choisir une pompe à vide surdimensionnée, ce qui engendre des coûts énergétiques et d'exploitation non nécessaires. Dans les scénarios présentant des paramètres de processus changeants, nous recommandons des pompes à vide qui peuvent être contrôlées en fonction de la demande et qui maintiennent de manière constante le niveau de vide nécessaire ou qui garantissent une vitesse de pompage constante. Nous recommandons toujours de consulter un spécialiste du vide. Busch Solutions de Vide propose des audits de vide spéciaux qui vérifient les processus courants et qui mettent en évidence les possibilités d'amélioration.

4. Choisir entre une alimentation en vide centralisée ou une alimentation en vide locale

Le choix entre une alimentation en vide centralisée pour une usine entière ou plusieurs utilisateurs de vide et une alimentation en vide décentralisée dans laquelle chaque machine individuelle possède sa propre pompe à vide peut avoir un impact décisif sur votre acquisition et vos coûts d'exploitation. C'est pourquoi il est important d'examiner attentivement toutes vos options. Les pompes à vide individuelles qui sont installées dans une machine ou en proximité immédiate sont moins chères qu'une qu'une alimentation en vide centralisée, du fait que vous n'avez plus les coûts liés à la fourniture et à l'installation d'un système de conduites. Cependant, il est important de se rappeler qu'une alimentation en vide centralisée nécessite un nombre moins important de pompes à vide comparé à une alimentation en vide décentralisée. Les coûts d'exploitation sont réduits parce que vos coûts de maintenance et énergétiques sont plus faibles. Qui plus est, une alimentation en vide centralisée peut être configurée en dehors des zones d'emballage ou de production. Ce qui permet d'éviter une accumulation de bruit et de chaleur à vos postes de travail. Une alimentation en vide centralisée avec une unité de contrôle facilite également le respect des exigences de sortie à la demande et peut fonctionner sur une plus large plage de sortie. Il est également conseillé de consulter un expert en vide pour vous aider dans votre décision d'investir ou non dans une alimentation en vide centralisée. Busch Solutions de Vide a des dizaines d'années d'expérience dans la conception et la fabrication des systèmes de vide centralisés et peut vous proposer des solutions personnalisées sur-mesure.

5. Augmenter l'efficacité grâce à des réservoirs de vide ou des tampons

Les réservoirs de vide sur des pompes à vide individuelles et même sur des systèmes d'alimentation en vide plus grands peuvent faire économiser de grandes quantités d'énergie. Ils peuvent être installés entre la pompe à vide ou le système de vide et les consommateurs. À l'aide d'un simple mécanisme de commande, le vide dans le réservoir peut être maintenu à un niveau particulier. Une fois ce niveau atteint, la pompe à vide se coupe automatiquement ou bascule en mode veille. Si la pression dans le réservoir dépasse une valeur définie, la pompe à vide se rallume. Sans ce réservoir de vide amont, la pompe à vide tournerait à pleine puissance en continu, ce qui entraînerait également une consommation électrique plus importante. L'utilisation d'une pompe à vide avec un variateur de vitesse peut accroître encore plus les économies d'énergie. Busch Solutions de Vide propose des unités complètes avec des pompes à vide régulées et des réservoirs de vide, et fabrique des systèmes de vide individuels avec des réservoirs en amont.

6. Travailler avec des experts du vide

Chaque technologie du vide et chaque configuration de système de vide a ses propres avantages et inconvénients. Trouver la meilleure solution de vide nécessite une connaissance approfondie de la technologie du vide ainsi qu'une compréhension poussée des processus de l'utilisateur. C'est pourquoi nous recommandons toujours de travailler avec un spécialiste du vide. Busch Solutions de Vide possède un réseau mondial de spécialistes du vide qui sont en charge de certaines applications et de certains marchés. Grâce au vaste portefeuille complet de solutions de vide de l'entreprise, ces spécialistes sont en mesure de proposer la solution idéale pour chaque application individuelle.

7. Penser aux coûts énergétiques

Les coûts énergétiques d'un générateur de vide ne peuvent pas être calculés en se basant sur la puissance nominale du moteur parce que cela donne seulement une idée limitée de la puissance réelle consommée. Les informations concernant la puissance nominale du moteur et les spécifications supplémentaires d'un facteur de service rendent ceci encore plus confus. Alors que ce format est autorisé conformément aux normes NEMA américaines, il suggère en fait une consommation électrique plus faible que ce que vous aurez en réalité. En plus de cela, les différents types de technologies de vide consomment différentes quantités d'électricité selon les plages de pression. À un niveau de vide entre 0,1 et 10 millibars, une pompe à vide à palettes rotatives et lubrifiées à l'huile a besoin de seulement 40 à 60 pour cent de la puissance nominale spécifiée. La consommation d'énergie peut être comparée directement seulement si vous connaissez la puissance de l'arbre pour tout le profil de pression et si vous connaissez les conditions de pression au cours du processus d'emballage. Les fabricants renommés de pompes à vide et de systèmes de vide sont en mesure de prévoir la consommation d'énergie de leurs clients.

8. Calculer les coûts totaux

Lors de l'achat d'une technologie de vide, vous devez faire plus que simplement comparer l'investissement et les coûts énergétiques des différentes pompes à vide et des différents fabricants pour prendre votre décision. Vous devez toujours tenir compte des coûts totaux sur une période plus longue. Tout comme les coûts énergétiques, les coûts d'exploitation peuvent également beaucoup varier. Il est important de tenir compte des opérations de maintenance et des temps d'arrêt qui en découlent, des frais liés aux pièces détachées ainsi que l'approvisionnement et la disponibilité des fluides de fonctionnement.

9. Vérifier la disponibilité des services et des pièces détachées

La fiabilité d'un processus d'emballage dépend normalement directement de la fiabilité opérationnelle de la pompe à vide ou du système de vide. C'est pourquoi il est important de trouver un fournisseur digne de confiance qui peut proposer des services fiables et rapides dans vos locaux, mais aussi vous livrer des pièces détachées sur-le-champ. Busch Solutions de Vide possède le plus grand réseau de service au monde et propose un service d'urgence 24 h/24.

10. Se tourner vers l'avenir : industrie 4.0

La maintenance des pompes à vide actuelles est aisée grâce à l'accès facile à l’ensemble des pièces nécessitant un entretien. Busch offre également des services contractuels à taux fixe et assume l'entière responsabilité de la fiabilité opérationnelle de ses pompes à vide et systèmes de vide. L'opérateur est ainsi protégé et n'a pas besoin d'avoir sa propre équipe de techniciens de service. Busch a désormais dans son portefeuille de produits des pompes à vide équipées de capteurs intelligents pour informer en temps réel l'opérateur ou le technicien de service des travaux de maintenance en attente. Par ailleurs, des kits rétrofit sont proposés pour transformer les pompes à vide existantes et les faire évoluer pour l'industrie 4.0.