Optimisation des performances de la cabine de peinture grâce à un contrôle intégré de la climatisation et du ventilateur
Pour tirer le meilleur parti de l’utilisation de composants à haut rendement, la cabine de peinture doit être équipée d’un système de contrôle automatique pour une gestion intégrée de toutes les variables.
L’utilisation d’une logique avancée pour optimiser le fonctionnement des composants à haut rendement – tels que les ventilateurs modulants, les systèmes à détente directe, les pompes à chaleur, les humidificateurs adiabatiques, les refroidisseurs à évaporation, les échangeurs de chaleur et les registres motorisés – permet de réduire considérablement la consommation d’énergie sans compromettre la qualité du processus de peinture.
La commande électronique est au cœur du système de ventilation de la cabine de peinture. Elle est essentielle à l'efficacité et à la performance du système, et à sa capacité à répondre aux exigences du procédé. Pour garantir un contrôle optimal dans la durée, la commande électronique doit être connectée à des capteurs appropriés, qui activent et gèrent les différents dispositifs de la centrale de traitement d'air (CTA). Des capteurs et dispositifs de contrôle supplémentaires sont également nécessaires pour détecter et gérer les alarmes et les conditions limites.
Quels sont les composants les plus importants d’une CTA dans les processus de peinture ?
Contrôle du ventilateur
Le contrôle des ventilateurs est essentiel pour maintenir les conditions de fonctionnement attendues en termes de débit d'air. Compte tenu de l'importance cruciale de ce point, les cabines de peinture n'utilisent pas de ventilateurs simples à commande marche/arrêt, mais plutôt des ventilateurs modulants. Le contrôle module la vitesse pendant le fonctionnement et gère tous les contrôles de sécurité à effectuer au démarrage, à l'arrêt et en cas d'alarme.
La séquence marche/arrêt, ainsi que la durée correspondante, dépendent de l'interaction avec les autres dispositifs de la CTA. Un exemple typique est l'arrêt simultané du ventilateur et du chauffage électrique ou du brûleur à gaz : dans ce cas, le ventilateur doit rester allumé même après l'arrêt afin d'éliminer la chaleur résiduelle et d'éviter ainsi la surchauffe des composants et l'endommagement de la chambre de combustion.
La variation de vitesse du ventilateur permet également de compenser les variations de perte de charge, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de la CTA, maintenant ainsi un débit d'air constant. De plus, certaines cabines de peinture peuvent nécessiter plusieurs points de débit pour différentes phases du procédé. Pour contrôler la vitesse du ventilateur, il suffit de mesurer la vitesse de l'air dans le conduit ou la pression différentielle. Pour une régulation stable, un algorithme PID (proportionnel intégral dérivé) est fortement recommandé.
Exemple de contrôle inversement proportionnel pour les ventilateurs basés sur la pression
Une solution courante pour compenser les pertes de charge consiste à utiliser des ventilateurs radiaux avec mesure de pression directement à l'entrée d'air : la perte de charge étant calibrée à cet endroit, la mesure de la pression différentielle permet de surveiller le débit et d'ajuster la vitesse du ventilateur, la maintenant constante. L'encrassement des filtres, à vitesse constante, entraîne une réduction du débit et, par conséquent, une perte de charge à l'entrée d'air, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse du ventilateur.
Mesure de la pression à la buse d'entrée du ventilateur étalonné
Les grandes CTA utilisent souvent plusieurs ventilateurs de soufflage et d'extraction. Par exemple, deux ventilateurs en parallèle constituent une solution pratique pour les CTA plus courtes et plus larges dans les espaces restreints. Dans ce cas, il suffit de dupliquer les sorties de régulation, en conservant la même sonde de régulation, mais en gérant individuellement les alarmes de débit ou de surcharge thermique du moteur ; une fonction supplémentaire pourrait consister à appliquer un délai entre les deux dispositifs, empêchant ainsi le démarrage simultané des deux moteurs.
L'évolution de ce concept a conduit à l'utilisation de plusieurs ventilateurs radiaux (deux, quatre ou plus) disposés côte à côte, formant ce qu'on appelle Mur de ventilation , visant à accroître la redondance et, souvent, à réduire la taille de la CTA. Le contrôle de deux ventilateurs ou d'un mur de ventilation est similaire ; toutefois, en présence de plusieurs appareils, une communication série est recommandée pour réduire le nombre de sorties nécessaires et permettre la surveillance individuelle de l'état de chaque appareil.
Contrôle de la température et de l'humidité
Le contrôle de la température et de l'humidité est essentiel pour maintenir des conditions d'air optimales dans la cabine de peinture et garantir une qualité de processus optimale. Ce contrôle est assuré par la modulation des vannes de régulation des échangeurs de chaleur, des brûleurs, des humidificateurs et d'autres composants, en fonction des mesures des capteurs installés dans le conduit de gonflage de la CTA.
Le contrôle direct de l'air soufflé est la solution idéale, car le nombre élevé de renouvellements d'air garantit une température constante de l'air soufflé et de la cabine. Cela permet de positionner des capteurs dans le flux d'air propre avant son insufflation, évitant ainsi le recours à des capteurs ATEX coûteux, à l'intérieur de la cabine ou dans l'air extrait, où ils seraient soumis à des niveaux élevés de contamination et de maintenance.
Le contrôle de la température et de l'humidité dépend des conditions de l'air extérieur, qui peuvent varier considérablement selon la période de l'année et le climat du site d'installation. La fonction la plus courante est le chauffage, essentiel aussi bien pendant les phases de peinture et de séchage que dans les phases intermédiaires telles que la préparation et le séchage de la carrosserie. Dans de nombreuses régions du monde, le refroidissement est également nécessaire au bon contrôle qualité du processus en général.
De plus, le contrôle de l’humidité relative est essentiel et, selon la technologie utilisée, il influence également la température, ce qui rend le contrôle plus complexe et encore plus important pour garder toutes les variables sous contrôle.
Vous trouverez ci-dessous quelques exemples typiques de contrôle intégré de la température et de l’humidité dans les systèmes d’humidification adiabatique et de refroidissement par évaporation.
Conclusion
L'adoption de systèmes de contrôle intelligents et intégrés est essentielle pour garantir des performances et une efficacité énergétique optimales en matière de ventilation et de traitement de l'air dans les cabines de peinture. De la modulation précise du ventilateur à la régulation stable de la température et de l'humidité, chaque composant doit être soigneusement coordonné pour maintenir les conditions de process et réduire la consommation d'énergie.
Dans le prochain article, nous explorerons des aspects plus avancés du contrôle intégré, en nous concentrant sur l'humidification adiabatique, le refroidissement par évaporation et les systèmes de récupération de chaleur. Ces technologies jouent un rôle essentiel dans la gestion durable et économique des conditions environnementales. Ne manquez pas le prochain article, où nous approfondirons leur logique de contrôle et leurs applications pratiques.
