L 'efficacité énergétique est devenue un levier essentiel lors de la sélection d'une solution technique dans l'industrie moderne,au même titre d'ailleurs que le prix et la qualité. Ce qui est vrai pour n'importe quelle solution technique l'est en particulier pour le traçage électrique avec la prise en compte de l'ensemble des aboutissants (robustesse du produit, longévité,compétitivité et donc impact environnemental). Pour répondre aux contraintes imposées par ce nouveau besoin, les fabricants comme l'américain Thermon ont par exemple fait évoluer la conception du ruban chauffant, au niveau de la précision de la puissance dissipée, d'une fiabilité accrue, d'une meilleure résistance mécanique, etc.

L'optimisation d'une installation par l'intermédiaire de la régulation permet de faire des économies importantes lorsque le procédé du système est clairement identifié. La régulation autorise en effet d'utiliser le ruban chauffant uniquement lorsque c'est nécessaire, et non d'une manière continue comme il était possible de le voir dans le passé. Cette régulation peut se faire en fonction dela température ambiante ou bien de celle du procédé. Ces deux niveaux de régulation simple ont alors un impact immédiat sur la consommation électrique et sur la longévité du produit. Sur certaines installations toujours en service, lorsqu'une régulation a été prévue, seule une mesure de la température ambiante du site permet de couper l'alimentation du traçage électrique sur l'ensemble de l'installation ou par tronçon.

Quatre équipements différents testés

Par contre cette gestion globale peut avoir un impact contre-productif et peu efficace. La température ambiante, qui est mesurée en un point donné, ne reflète en effet pas la température ambiante au niveau du procédé, qui peut être influencée par les équipements annexes présents tels qu'une vanne, un support, un instrument de mesure… Afin de pallier ce problème, la prise de mesure et la coupure/l'alimentation du traçage électrique doivent avoir lieu au plus près des points critiques. Cette simple action permet de réduire la mise sous tension de l'installation de 2000 à 3500 heures par an à seulement 400 à 700 heures par an.

Mais cette réduction ne suffit toutefois pas car l'augmentation continue du coût de l'énergie à travers le monde impose aux entreprises un contrôle encore plus accru des consommations sur leurs sites industriels pour traquer la moindre consommation non nécessaire. C'est la raison pour laquelle les fabricants doivent perpétuellement faire évoluer leurs équipements et les solutions de régulation afin d'améliorer l'efficacité énergétique.L'un des points clés de cette efficacité se trouve au niveau des capteurs de température, à savoir les thermostats mécaniques et électroniques. Ils ont d'ailleurs connu une évolution technologique permettant d'augmenter leur précision pour des applications pointues et de réduire ainsi la consommation énergétique.Mais pour démontrer l'efficacité énergétique obtenue grâce à une bonne régulation,Thermon a mis en place, durant la période de l'hiver et du printemps 2013 (soit une durée de 40 jours), une installation test avec quatre équipements différents.

L'efficacité énergétique est devenue un levier essentiel lors de la sélection d'une solution technique dans l'industrie moderne, au même titre d'ailleurs que le prix et la qualité. Pour le traçage électrique, l'un des points clés se trouve au niveau des thermostats. Afin de démontrer l'efficacité énergétique obtenue grâce à une bonne régulation, Thermon a mis en place, durant la période de l'hiver et du printemps 2013, une installation test avec quatre équipements différents.

Il s'agissait d'un thermostat mécanique avec mesure de la température ambiante (ZP-ambiant), un thermostat mécanique avec mesure de la température de la tuyauterie (ZT-C), un thermostat électronique/ contrôleur avec mesure de la température de la tuyauterie (ECM) et enfin un automate avec contrôleur proportionnel et mesure de la température ambiante (APC-TC). Le but étant de mesurer la consommation avec un câble de type BSX3-2-OJ autorégulant et d'une puissance linéaire de 9W/m, pour une mise hors gel d'une tuyauterie (+ 5 °C). Rappelons qu'un câble autorégulant est un câble chauffant qui s'autorégule pour générer de la chaleur lorsque la température baisse et inversement. Lorsque la température augmente, le câble réduit alors la diffusion de chaleur. Si l'un des avantages de ce type de câbles est d'avoir une installation autonome, la consommation énergétique n'est par contre pas optimisée par l'alimentation en continu du traçage.

Influence de la position de la mesure de température

Intéressons-nous maintenant aux résultats obtenus avec cette installation test ( voir tableau ci-contre ). Sur les lignes 1 et 2, où étaient installés respectivement les thermostats ZP-Ambient et ZT-C, la mesure de la température ambiante engendre une consommation de l'ordre de 27 kWh. En modifiant uniquement la position du point de mesure, c'est-à-dire au niveau de la tuyauterie, la consommation est divisée par un facteur deux, soit 15 kWh. Les thermostats mécaniques sont reconnus pour leur robustesse et fiabilité de par leur utilisation traditionnelle dans les installations. Le coût d'achat d'un thermostat mécanique est alors rapidement amorti, mais la consommation énergétique résultant de la régulation demeure importante. La ligne 3 permet de constater que la mesure de la température de la tuyauterie par un thermostat électronique permet de diviser par un facteur trois voire cinq la consommation énergétique comparée à celle d'un thermostat mécanique, soit 5kWh. La différence de prix à l'achat est, elle, amortie grâce à la baisse de la consommation et à la longévité de l'installation qui sera sollicitée uniquement lorsque c'est nécessaire. Ce type de thermostats électroniques assure également la remontée de l'information au cen-tre de contrôle, via un port decommunica-tion série (RS-485 Modbus RTU, par exemple), d'où la possibilité de superviser l'installation en local ou à distance. Avec la ligne 4, le mode de régulation permet, au même titre que la ligne 3, de réduire la consommation à seulement 6 kWh. Mais la régulation via un automate engendre un coût d'achat bien plus important; une optimisation de l'installation ne peut se justifier que pour une installation suffisamment grande et comportant un grand nombre de circuits de traçage. Comme on vient de le voir dans l'étude, chaque régulation comporte des avantages et des inconvénients. Une régulation via un thermostat mécanique est certes la plus simple à mettre en œuvre, mais l'efficacité énergétique n'est pas optimisée sur l'installation. Ce type de régulation est donc réservé aux douches de sécurité et aux réseaux de protection anti-feu, des applications qui ne nécessitent qu'une simple mise hors gel. Une régulation via un thermostat électronique ou un automate réduit la consommation et permet d'obtenir une température de contrôle la plus proche possible de celle du système. On destine ce type de régulation à la mise hors gel de tuyauterie dans l'industrie pharmaceutique ou pétrolière, afin que le produit transporté ne se fige pas et garde un état stable tout au long de la régulation.

L'installation test mise en place par Thermon comprenait un thermostat mécanique avec mesure de la température ambiante (ZP-ambiant), un thermostat mécanique avec mesure de la température de la tuyauterie (ZT-C), un thermostat électronique/contrôleur avec mesure de la température de la tuyauterie (ECM) et enfin un automate avec contrôleur proportionnel et mesure de la température ambiante (APC-TC). Le but étant de mesurer la consommation avec un câble de type BSX3-2-OJ autorégulant et d'une puissance linéaire de 9 W/m, pour une mise hors gel d'une tuyauterie (+ 5 °C).

Un double rôle en zone Atex

La prise en compte de l'efficacité énergétique dans le domaine du traçage électrique permet de réduire la consommation électrique d'une manière importante et visible ainsi que les opérations de maintenance car la longévité de l'installation sera améliorée. Il est également possible, selon la régulation choisie, de mettre en place la supervision du système de traçage à distance, car le ruban chauffant n'est plus visible une fois le calorifuge posé sur la tuyauterie. Mais l'efficacité énergétique ainsi obtenue doit être nuancée parce que la prise en compte des contraintes sur site peut influencer le comportement du système. En zone saine seulement, la consommation et le comportement du système tracé (la température de maintien du fluide) sont en effet pris en compte. Par contre, dans des atmosphères explosibles (zone Atex), la régulation a un double rôle, à savoir la protection et l'optimisation de la consommation.

Un système de traçage électrique mal dimensionné peut être une source d'inflammation en présence d'un gaz ou d'un combustible (liquide, poussière…). On préconise alors une régulation avec un thermostat électronique (ECM), car, comme l'étude menée par Thermon l'a montré, cette régulation locale permet de ne pas dépasser la température de maintien souhaitée et peut également prendre en compte les limites de température sur site. N'oublions pas non plus que ce type de régulateurs permet, sur les installations de taille moyenne voire plus importante, de remonter l'information au centre de contrôle. Un autre avantage est, d'une manière plus générale, de pouvoir faire évoluer l'installation en fonction du besoin et des niveaux de sécurité exigés par les clients.

Ayhan Torun, ingénieur commercial MRO & Base business chez Thermon France Article adapté par Cédric Lardière