En Europe, 40 % de l’eau douce est consommée par l’industrie. Aux côtés des secteurs agroalimentaire, chimique, de la métallurgie primaire et du raffinage du pétrole, l’industrie papetière figure parmi les plus grandes consommatrices d’eau. En Slovénie et en Suède, l’industrie papetière est même le premier consommateur d’eau industrielle.
Au cours des dix dernières années, les coûts liés à l’eau ont plus que doublé dans certaines régions, ce qui a poussé l’industrie papetière à se pencher sérieusement sur cette dépense. Si l’on inclut les coûts liés au traitement des eaux usées, l’impact est encore plus significatif.
L'usure des buses entraîne un gaspillage d'eau
Les buses de pulvérisation sont au cœur de toutes les applications utilisant de l’eau dans l’ensemble de l’usine
. Ces composants d’apparence simple ont un impact significatif sur les performances et les coûts d’exploitation dans les opérations d’humidification, de nettoyage, de lubrification, de rognage des bords, de blanchiment, de décollage, de collage et dans des dizaines d’autres applications.
À mesure que les buses de pulvérisation s’usent, leurs orifices s’élargissent et, à une pression donnée, le débit augmente. Même une usure légère des buses, indétectable à l’œil nu, peut entraîner un gaspillage considérable, se traduisant par des dizaines, voire des centaines de milliers de dollars de surcoûts d’exploitation chaque année.
Les buses usées qui pulvérisent au-delà de leur capacité ne gaspillent pas seulement de l’eau : les coûts d’électricité augmentent en raison du fonctionnement excessif des pompes, sans oublier les coûts liés à la consommation de produits chimiques, qui augmentent également. Voici deux exemples illustrant à quel point les coûts peuvent grimper rapidement.
Exemple 1. Augmentation des frais d’exploitation liée aux douches de la section de séchage
Une rampe de pulvérisation équipée de 70 buses pulvérisant un agent de démoulage sur le feutre du séchoir.
| Buses neuves | 15 % de buses usées | |
| Eau | 5 335 € | 6 135 € |
| Produits chimiques | 46 800 € | 53 820 |
| Électricité | 2 667 € | 3 118 € |
| Total | 54 802 € | 63 073 |
| Coût supplémentaire pour une douche | 8 271 € |
Par conséquent, tout établissement disposant de six douches dans la zone sèche verrait ses coûts augmenter de près de 50 000 € par an.
Exemple 2. Douche de fin de ligne : augmentation des frais d’exploitation
Une douche équipée de 72 buses dans la partie sèche d’une section de presse fonctionnant à 15 % au-dessus de sa capacité en raison de l’usure des buses.
| Consommation d'eau supplémentaire par an | 124 570 640,9 litres |
| Augmentation annuelle des coûts d’eau et d’électricité liés au fonctionnement de la pompe d’une douche | 65 156 € |
Dans une usine exploitant dix douches, le gaspillage financier annuel dépasse rapidement le demi-million d’euros.
Moyens de réduire la consommation d’eau :
1 : Remplacer régulièrement les buses d'arrosage usées
L'usure des buses de pulvérisation est un problème courant dans l'industrie de la pâte à papier et du papier, principalement en raison des produits chimiques et de l'eau utilisés. De nombreuses usines remplacent leurs buses de pulvérisation chaque année. Cependant, selon le nombre et le type d’opérations de pulvérisation, le coût des buses de rechange peut être bien inférieur au coût de l’eau gaspillée – même si les buses ne sont usées qu’à 15 à 20 %.
Liste de contrôle pour l’entretien des buses de pulvérisation
❏ DÉBIT – PAR BUSE
Pompes centrifuges : surveillez les relevés du débitmètre pour détecter toute augmentation, ou recueillez et mesurez le jet provenant de la buse pendant une période donnée à une pression spécifique. Comparez ensuite ces relevés aux débits indiqués dans le catalogue du fabricant ou à ceux de buses neuves et non utilisées.
Pompes volumétriques : surveillez la pression dans la conduite de liquide pour détecter d’éventuelles baisses ; le débit restera constant.
❏ PRESSION DE PULVÉRISATION
Dans le collecteur de buses Pompes centrifuges : surveillez les augmentations du volume de liquide pulvérisé. (La pression de pulvérisation devrait rester la même.)
Pompes volumétriques : surveillez le manomètre pour détecter les baisses de pression et la diminution de l’impact sur les surfaces pulvérisées. (Le volume de liquide pulvérisé devrait rester le même.) Surveillez également les augmentations de pression dues à des buses bouchées. Effectuez une inspection visuelle pour détecter tout changement dans la couverture de pulvérisation.
❏ TAILLE DES GOUTTELETTES
Examinez les résultats de l’application pour détecter d’éventuels changements. Dans la plupart des applications, l’augmentation de la taille des gouttes ne peut pas être détectée visuellement. Une augmentation du débit ou une diminution de la pression de pulvérisation aura un impact sur la taille des gouttes.
❏ IMPACT
Examinez les résultats de l’application pour détecter une usure prématurée du tissu et/ou des problèmes de qualité du papier. Cela peut indiquer une augmentation de l’impact qui ne peut être détectée visuellement.
❏ JET DE PULVÉRISATION
Inspectez visuellement chaque buse pour détecter tout changement dans l’uniformité du jet. Vérifiez l’angle de pulvérisation à l’aide d’un rapporteur. Mesurez la largeur du jet sur la surface pulvérisée.
2 : Changer le matériau des buses pour prolonger leur durée de vie et garantir des performances optimales
Les buses fabriquées à partir de matériaux plus durs offrent généralement une durée de vie plus longue. Outre les matériaux standard tels que le laiton et l’acier inoxydable, il existe souvent des buses de pulvérisation plus durables, fabriquées dans des matériaux spécialisés, en carbures ou dotées d’orifices en rubis.
Les buses dotées d’un orifice en rubis synthétique sont fréquemment utilisées pour la découpe de bandes, car elles offrent une précision de pulvérisation supérieure permettant d’obtenir un bord net et précis, ainsi qu’une résistance à l’usure jusqu’à 2 000 fois supérieure à celle du laiton. De plus, le jet reste stable même aux premiers stades de l’usure.
De nombreuses buses à jet continu sont également disponibles avec des orifices en rubis ou en saphir. Le fait de préserver l’intégrité du jet plus longtemps garantit un meilleur nettoyage des tissus sur une période plus longue.
La figure 2 présente les indices standard de résistance à l’abrasion pour bon nombre de ces matériaux, afin de vous aider à déterminer s’il convient d’envisager un changement.
| Matériau de la buse de pulvérisation | Rapport de résistance |
| Aluminium | 1 |
| Laiton | 1 |
| Polypropylène | 1 – 2 |
| Acier | 1,5 – 2 |
| Monel® | 2 – 3 |
| Acier inoxydable | 4 – 6 |
| Hastelloy® | 4 – 6 |
| Acier inoxydable trempé | 10 – 15 |
| Stellite® | 10 – 15 |
| Carbure de silicium (lié au nitrure) | 90 – 130 |
| Céramiques | 90 – 200 |
| Carbures | 180 – 250 |
| Rubis ou saphir synthétique | 600 – 2 000 |
3 : Réduire la pression de pulvérisation si les performances
Bien que cela ne soit pas toujours possible, la réduction de la pression (qui ralentit la vitesse du liquide à travers l’orifice) peut contribuer à réduire le taux d’usure de l’orifice.
4 : Utilisez des buses autonettoyantes ou des filtres pour protéger les buses et minimiser l’usure
Dans de nombreuses applications, la détérioration et le colmatage des orifices sont causés par des particules solides présentes dans le liquide pulvérisé. Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les systèmes utilisant une recirculation continue de l’eau de pulvérisation. Dans un processus de production moyen, le recyclage de l’eau permet environ 17 utilisations avant rejet, contre une ou deux utilisations sans recirculation.
Les buses autonettoyantes sont dotées d’une conception de type piston. Lorsque la pression dans la conduite est faible, le piston se rétracte pour purger les débris de l’orifice de la buse. Les buses autonettoyantes sont idéales pour une utilisation dans les douches où l’eau présente une forte teneur en matières solides, ainsi qu’à l’intérieur des machines à papier en raison de leur conception compacte.
Les filtres, ou buses avec filtres intégrés, retiennent les particules plus grosses et empêchent les débris de pénétrer dans l’orifice de la buse ou dans l’ailette, réduisant ainsi considérablement l’usure.
5 : Utilisez des pistolets pulvérisateurs plutôt que des tuyaux ouverts
Pour le nettoyage dans l’ensemble de l’usine, utilisez des pistolets pulvérisateurs à basse pression plutôt que des tuyaux ouverts. Cela permet de réduire la consommation d’eau de 50 % ou plus. De plus, veiller à ce que l’eau ne coule que lorsque cela est réellement nécessaire réduira considérablement le gaspillage.
6 : Automatisez le nettoyage de vos bacs et/ou cuves
Les cuves et les bacs sont souvent nettoyés manuellement par des opérateurs équipés de tuyaux, ou en remplissant et vidant la cuve ou le bac à plusieurs reprises. Selon la taille du bac, ces méthodes de nettoyage peuvent nécessiter des centaines de litres d’eau à chaque nettoyage.
Les systèmes automatisés de nettoyage des cuves constituent une alternative efficace au nettoyage manuel. Certaines usines ont fait état d’économies pouvant atteindre 50 000 € par an et par cuve de stockage, simplement en optant pour le nettoyage automatisé.
Les systèmes de nettoyage en place (CIP) utilisent des buses de pulvérisation pour assurer un nettoyage et un rinçage contrôlés et approfondis. Les lave-cuves à fort impact, à jet d’eau ou motorisés, ainsi que les systèmes automatisés clés en main constituent d’autres options. Outre une consommation d’eau nettement inférieure à celle des méthodes manuelles et de remplissage/vidange, le nettoyage automatisé des cuves offre de nombreux autres avantages, tels que :
- Un nettoyage plus rapide et plus approfondi
- Une utilisation réduite de produits chimiques coûteux
- Une réduction des coûts d’élimination des déchets
- Une sécurité accrue pour les travailleurs
- Une réduction des coûts de main-d’œuvre et des temps d’arrêt liés à la maintenance.
Les systèmes clés en main intègrent des pompes, des capteurs, des moteurs et des vannes conçus pour optimiser les performances des buses de nettoyage des cuves. Les systèmes peuvent être équipés pour faire recirculer le liquide de nettoyage en circuit fermé, ce qui permet de réutiliser une partie ou la totalité de l’eau et des solutions de nettoyage chimiques.
Des systèmes de pulvérisation optimisés contribuent à un avenir durable et rentable
Les buses de pulvérisation sont des composants de précision conçus pour offrir des performances spécifiques dans des conditions précises. Ce n’est pas parce qu’une buse pulvérise qu’elle fonctionne de manière optimale.
Lorsque les opérations de pulvérisation et/ou d’humidification, d’enduction, de nettoyage et de rognage de bande ne sont pas optimisées, une ressource naturelle précieuse est gaspillée ; de plus, de nombreux autres problèmes coûteux peuvent survenir, tels que :
- Des problèmes de contrôle qualité
- Des arrêts de production imprévus
- Une maintenance accrue
- Une consommation accrue de produits chimiques onéreux et d’électricité
Pour vous assurer que votre système fonctionne à son rendement maximal et ne gaspille pas d’eau, commencez par faire réaliser un audit de votre système de pulvérisation. Un tel audit est généralement proposé gratuitement et peut nécessiter plusieurs heures de travail.
La plupart des experts s’accordent à dire que, pour garantir que le monde dispose de suffisamment d’eau potable à l’avenir, il faut agir – et de manière résolue ! Pour le bien des générations futures, il est impératif que la pratique de la conservation de l’eau ne soit pas considérée comme une distraction sans importance. Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière dont vous pouvez réduire la consommation d’eau dans votre usine, n’hésitez pas à nous contacter directement.