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Röchling Medical Solutions SE mise sur les compresseurs à vis non lubrifiés avec récupération de chaleur à économie d'énergie d'ALMiG
"Nous fabriquons des emballages primaires pour produits pharmaceutiques dans des conditions de salle blanche ultramodernes de classe GMP C et D", décrit Jürgen Neubauer. Il est Manager Technical Building Equipment chez Röchling Medical à Neuhaus am Rennweg, une petite ville dans la forêt de Thuringe. "Nous avons inauguré le bâtiment pour les salles blanches en 2017. Nous devions étendre nos capacités de production sur ce site afin d'être prêts pour la croissance future", explique-t-il. En 2016, le groupe Röchling a ajouté la branche médicale à ses deux divisions Industrial et Automotive. Plusieurs grands projets ont rapidement vu le jour. L'entreprise a réagi.
Röchling Medical exporte environ la moitié de ses marchandises à l'étranger. Il s'agit notamment de bouchons, de gobelets doseurs, d'embouts compte-gouttes et de becs verseurs avec différentes possibilités de dosage, ainsi que de divers récipients : "Nous pouvons fabriquer des flacons d'une contenance de deux millilitres et toutes les dimensions jusqu'aux bidons de dix litres, voire plus", raconte Neubauer en montrant les machines qui fabriquent des produits répondant à la classe de salle blanche GMP "C". Pour fabriquer les corps creux, nous utilisons entre autres l'extrusion-soufflage multicouche". Ce procédé consiste à faire fondre du plastique et à le presser à travers une buse. Il en résulte une préforme tubulaire qui est transférée dans le moule de soufflage en attente. Grâce à une pression accrue, celle-ci s'adapte aux contours intérieurs du moule. Le processus de formage est en outre réalisé par de l'air de soufflage dans le moule. "Nous pouvons ainsi fabriquer des grains creux avec une structure de paroi multicouche", explique Neubauer. C'est décisif pour la qualité des produits : Aucun germe ne doit pénétrer dans le matériau avec l'air de soufflage. C'est pourquoi la pureté de l'air comprimé est soumise à des exigences particulièrement élevées.
Air comprimé exempt d'huile et de germes
Jusqu'à la construction du nouveau bâtiment en 2017, Röchling Medical utilisait des compresseurs à injection d'huile. Pour débarrasser l'air comprimé de l'huile, chaque installation était équipée de sa propre chaîne de traitement composée d'un séparateur cyclonique, d'un préfiltre, d'un sécheur, d'un post-filtre et d'un filtre à charbon actif. "Malgré tout, le risque de contamination existe à tout moment avec les machines à injection d'huile. Si de l'huile parvenait dans le réseau de tuyauterie, cela pourrait nous causer de très graves dommages économiques", sait Neubauer. "Notre objectif était d'atteindre la classe d'air comprimé 1, tout en permettant un fonctionnement plus sûr et en travaillant de manière plus efficace sur le plan énergétique".
Les responsables ont étudié différents concepts de divers fournisseurs. C'est finalement la société ALMiG Kompressoren GmbH, située à Köngen en Souabe, près de Stuttgart, qui a su les convaincre avec ses machines à injection d'eau de la série LENTO. "Nous avons été impressionnés par la cohérence du concept de la machine", se souvient l'expert de Röchling.
Un partenaire fiable
Uwe Herrmann est le directeur de KFA Drucklufttechnik à Zwenkau, au sud de Leipzig. Avec son entreprise, il propose la maintenance et le service ainsi que la gestion de projet et la vente de compresseurs. Il est également partenaire commercial d'ALMiG. "Lors d'un premier entretien, il est vite apparu que nous pouvions fournir à la fois l'alimentation en air comprimé et tous les composants nécessaires à partir d'une seule source et que le client n'aurait donc pas à travailler avec différents fournisseurs", explique Herrmann. "Nous avons mis en place un système de bilan énergétique. Il nous permet de mesurer la consommation d'air comprimé et la consommation électrique". Le logiciel analyse les résultats et établit différentes simulations. Pour ce faire, des compresseurs sont remplacés de manière ciblée jusqu'à ce que l'expert obtienne le résultat optimal pour le client en termes d'énergie. Les mesures ont été effectuées pendant les périodes de faible charge et également à pleine charge. Après une analyse approfondie, l'expert a recommandé les compresseurs à vis à injection d'eau LENTO 110 d'ALMiG, capables de fournir un débit volumétrique de 16 mètres cubes par minute à une surpression de dix bars.
Lorsque le bâtiment destiné à accueillir la nouvelle station d'air comprimé a été construit, les quatre premières unités ont été installées. Quelques mois plus tard, deux autres compresseurs de la même série ont suivi. En 2021, les responsables de Röchling ont décidé d'investir dans une autre machine de la série LENTO en raison de l'augmentation des commandes. La production tourne 24 heures sur 24 et sept jours sur sept. Avec l'installation des nouveaux compresseurs, les anciennes installations ont été progressivement retirées du réseau.
Faible vitesse de rotation, longue durée de vie
Les installations LENTO présentent des coûts de maintenance nettement inférieurs à ceux des technologies alternatives, comme les compresseurs à vis sèches. "Cela s'explique principalement par leur conception simple", décrit Herrmann, expert ALMiG. "Dans les compresseurs à vis à injection d'eau, les étages de compression fonctionnent à une vitesse quatre à cinq fois inférieure à celle de la variante à sec. Cela a un effet positif sur la durée de vie des paliers et donc sur la sécurité de fonctionnement". Par rapport à l'huile, l'eau possède en outre une bien meilleure capacité d'absorption de la chaleur. "Avec ces compresseurs, nous avons des températures de fin de compression très basses, nettement inférieures à 60 degrés Celsius. Le processus est proche de la compression isotherme, ce qui assure un meilleur rendement et donc une meilleure rentabilité", explique Herrmann.
C'est surtout la régulation de la vitesse qui a convaincu. Cela permet à l'usine de réagir aux besoins variables en air comprimé. Les compresseurs produisent toujours ce qui est nécessaire à ce moment-là - et ne consomment donc que la quantité d'énergie correspondante. En marche à vide, les compresseurs standard sans régulation de vitesse consomment environ 25 à 40% de l'énergie absorbée à pleine charge - sans produire d'air comprimé. La régulation charge/décharge d'un compresseur standard, associée à une demande d'air comprimé fluctuante, entraîne donc des temps de marche à vide coûteux. En utilisant des compresseurs à vis de même taille, il est possible d'assurer une utilisation régulière des installations en alternant constamment la charge de base. Le taux d'utilisation se situe entre 60 et 70 %. Les machines sont utilisées en rotation - toujours cinq à la fois. Comme les machines se trouvent dans la plage de vitesse optimale, tant les besoins en énergie que les émissions sonores sont réduits.
La commande utilisée est l'ALMiG Air Control HE avec serveur web intégré, qui permet de lire en ligne toutes les données importantes - par exemple le comportement de fonctionnement des jours ou des semaines de fonctionnement passés, le degré d'utilisation des compresseurs et la date de la prochaine maintenance. De plus, la commande enregistre la quantité d'air consommée et la consommation d'énergie. "Si nous remarquons que le comportement de fonctionnement change considérablement, il y a une alarme et nous pouvons réagir immédiatement", décrit Neubauer.
Mais même si les compresseurs LENTO fonctionnent de manière optimale à basse température, ils transforment une grande partie de l'énergie utilisée en chaleur. Pour éviter que celle-ci ne s'évapore simplement, les installations sont équipées en usine d'un système de récupération de chaleur intégré. "Nous utilisons cette chaleur pour chauffer nos salles blanches en hiver et les déshumidifier en été. Cela représente près de 2000 mètres carrés", s'enthousiasme Neubauer, expert chez Röchling. "Ainsi, le chauffage urbain, le mazout et le gaz ne sont plus nécessaires - et ce, pour des besoins énergétiques énormes".
De l'eau toujours fraîche
Les responsables de Röchling Medical ont été particulièrement impressionnés par le principe de l'air comprimé lavé, tel qu'il est utilisé dans les compresseurs à vis LENTO à injection d'eau. "L'air comprimé est plus propre que l'air frais aspiré pour la compression, car les composants étrangers qu'il contient sont efficacement lavés par l'eau du circuit", explique Herrmann. C'est ce qu'ont confirmé plusieurs instituts indépendants de renom - dont Fresenius. Pour ce faire, l'installation LENTO intègre un sécheur frigorifique, qui est un élément essentiel du traitement de l'eau. "Lors de la mise en service, le compresseur est rempli d'eau normale du robinet", décrit l'expert en air comprimé. "Le condensat produit est collecté au niveau du purgeur de condensat du sécheur frigorifique et réintroduit comme eau fraîche dans le circuit de refroidissement interne". En moyenne, la quantité d'eau complète est ainsi remplacée une fois par équipe. L'installation fonctionne donc toujours avec de l'eau fraîche. Un traitement de l'eau installé à grands frais n'est plus nécessaire. "L'eau fraîche ainsi produite est exempte de calcaire - et de virus, de bactéries ou d'algues. Elle peut être rejetée dans les canalisations sans traitement", explique Herrmann. "Nous sommes ici dans la forêt de Thuringe. Les graines des pins produisent de très petites particules qui se déposent sous forme de brouillard jaune. Si un compresseur aspire ces matières organiques, un auto-allumage peut se produire. Avec les machines LENTO, ces particules sont complètement éliminées par lavage".
Pas du prêt-à-porter
Avec son équipe, Herrmann a installé chez Röchling tout sauf une installation standard. En matière de sécurité, celle-ci est unique au monde, dit-il. "Les compresseurs s'arrêtent par exemple automatiquement lorsque la technique de mesure enregistre des conditions environnementales modifiées, comme des aérosols résiduels d'huile. Ceux-ci peuvent par exemple être causés par des camions qui s'arrêtent à proximité de la station d'air comprimé avec le moteur en marche.
"Si un compresseur aspire cet air, cela peut compromettre la sécurité de la production", explique Neubauer. Dans ce cas, l'air comprimé n'est pas envoyé dans le réseau, mais dans une chambre d'expansion - jusqu'à ce que les valeurs soient à nouveau stables. À cela s'ajoute le fait que KFA Drucklufttechnik ne met à disposition que 1,2 litre d'huile par cycle de maintenance pour la lubrification des paliers de chaque machine. Sur les anciennes installations à injection d'huile, il fallait encore 80 litres à chaque fois. Cela aussi assure une sécurité de fonctionnement nettement plus élevée, comme l'exigent l'ISO et la FDA. Jürgen Neubauer regarde la technique de mesure. "Avec les machines et le traitement correspondant, nous avons un point de rosée sous pression de -50 à -60 degrés. Cela aussi a un effet positif sur la pureté de l'air. Quand on pense qu'il y a environ trois millions de particules dans un mètre cube d'air comprimé et que nous pouvons réduire ce nombre jusqu'à 200 selon la taille, c'est très impressionnant".
Ce jour-là, Uwe Herrmann est sur place avec son équipe pour des mesures de maintenance chez Röchling à Neuhaus. "Notre visite sur les machines LENTO n'est nécessaire que toutes les 4000 heures de fonctionnement", explique-t-il. Cela correspond à environ deux inspections par an. Jürgen Neubauer est satisfait de l'installation et du fait qu'avec ALMiG et KFA Drucklufttechnik, il obtient tout d'une seule source - y compris un service fiable. "Ce projet n'était certainement pas standard", dit-il. Une fois les nouvelles machines en place, nous ne pouvions pas simplement arrêter les anciens compresseurs. Pour ne pas interrompre la production, il fallait procéder étape par étape. Cela n'est possible qu'avec un partenaire expérimenté", dit-il. Aujourd'hui, tout fonctionne à la satisfaction générale.
