Saint-Gobain réduit l'empreinte carbone des plaques de plâtre
La fabrication de cloisons sèches, également appelées plaques de plâtre, dépend fortement du contrôle précis de l’humidité ; il est donc crucial que les mesures de température et d’humidité prises pendant le processus de séchage soient exactes. Cependant, les conditions du processus changent considérablement en peu de temps, ce qui peut être un défi pour de nombreux capteurs sur le marché. Cherchant à améliorer l’efficacité et la durabilité de ce processus, les ingénieurs de Saint-Gobain en France ont travaillé en étroite collaboration avec Vaisala pour développer des solutions de surveillance permettant d’optimiser la qualité des plaques de plâtre, d’améliorer l’efficacité, d’économiser de l’énergie et de renforcer la durabilité.
Contexte
De nombreux processus industriels incluent des opérations de séchage ; cette phase étant souvent la plus énergivore du processus, le suivi et le contrôle précis du séchage constituent une source majeure d’amélioration.
La cloison sèche a profondément influencé l’industrie mondiale de la construction depuis son introduction au début des années 1900. Légère, facile à poser, résistante à l’humidité, au feu et à la moisissure, et dotée de bonnes propriétés isolantes, la plaque de plâtre est devenue le matériau de construction le plus utilisé au monde pour les murs et plafonds intérieurs, après le béton.
Saint-Gobain est le leader mondial de la construction légère et durable, avec environ 161 000 collaborateurs et plus de 1 100 unités de fabrication à travers le monde. En tant que signataire de nombreuses initiatives mondiales en faveur du développement durable, Saint-Gobain s’est engagé à atteindre la neutralité carbone d’ici 2050 au plus tard, et la raison d’être de l’entreprise est de « Faire du monde un meilleur foyer ».
Le développement des marques de plâtre de Saint-Gobain a commencé avec l’acquisition de la société British Plaster Board en 2005. Aujourd’hui, l’entreprise met l’accent sur l’optimisation de la fabrication des plaques de plâtre : amélioration de la qualité des produits et réduction de l’empreinte carbone.
Saint-Gobain réalise trois types de contrôle pendant le processus de séchage : la température, le débit d’air et l’humidité de l’air. Cependant, la gestion précise de ces contrôles dépend de mesures précises de l’air à l’intérieur des fours de séchage.
Défi de la mesure
On fabrique les plaques de plâtre en versant une bouillie de plâtre sur du papier cartonné, en séchant la bouillie, puis en ajoutant une seconde couche de papier pour former une structure « sandwich ». Le plâtre est durci et découpé en panneaux avant de passer dans des fours de séchage pour obtenir la bonne teneur en humidité. L’ensemble du processus peut durer moins d’une heure, durant laquelle le produit peut être exposé à des températures allant jusqu’à 300 °C, selon le processus, et la teneur en humidité de l’air varie considérablement pendant le processus. « Ces conditions représentent un défi important pour les capteurs », explique Jérôme Cantonnet, chef d’équipe du procédé de séchage chez Saint-Gobain. « Au début, nous avons évalué plusieurs fournisseurs de capteurs d’humidité et de température et avons constaté que leurs produits n’étaient pas assez précis. »
Saint-Gobain compte parmi les pionniers de la mesure du point de rosée dans le séchage des plaques de plâtre. Ils ont choisi des capteurs de point de rosée parce qu'ils fournissent une mesure absolue de l'humidité dans l'air, contrairement à l'humidité relative qui varie avec la température. Il est important de noter qu’aucun capteur de point de rosée similaire sur le marché n’est capable de supporter des températures élevées allant jusqu’à +350 °C. Saint-Gobain a donc établi une relation avec Vaisala vers 2010, travaillant en partenariat pour adapter les capteurs de point de rosée de Vaisala aux besoins spécifiques de leur application de plaques de plâtre.
Pour Saint-Gobain, il est crucial de pouvoir évaluer la fiabilité des mesures en accédant et en surveillant les données de diagnostic des capteurs. Vaisala a donc développé une configuration personnalisée pour son capteur de point de rosée, de température et d'humidité DMP6 afin de fournir ces paramètres en sortie.
En général, une usine de plaques de plâtre a besoin de quatre capteurs DMP6 : trois pour surveiller les fours de séchage en continu et un quatrième pour l’étalonnage, qui fait aussi office de pièce de rechange.
Avantages des capteurs de point de rosée de Vaisala
Le Vaisala DMP6 surmonte de nombreux problèmes rencontrés lors des premiers essais avec des capteurs d’humidité provenant d'autres fournisseurs. Cela est principalement dû à la technologie DRYCAP® de Vaisala.
DRYCAP combine le capteur polymère capacitif à couche mince et la fonction d'auto-étalonnage. Le polymère à couche mince du capteur adsorbe ou libère de la vapeur d'eau à mesure que l'humidité de l'air environnant augmente ou baisse. Cela provoque un changement de la capacitance, qui est converti en une lecture d’humidité. Le capteur polymère capacitif à couche mince est fixé à un capteur de température ; le point de rosée est calculé sur base des valeurs d'humidité et de température.
Les avantages des capteurs DRYCAP sont la résistance à la condensation, grâce aux matériaux du capteur, et une fonction de réchauffement supplémentaire qui accélère le séchage du capteur dans un environnement de condensation. DRYCAP offre également une immunité contre la contamination par les particules, les vapeurs d’huile et la plupart des produits chimiques. Si le capteur est mouillé, il sèche rapidement et retrouve très vite son temps de réponse rapide. Dans des conditions de faible humidité, le capteur s'étalonne automatiquement pour garantir des mesures précises, fiables et stables.
« Le DMP6 de Vaisala s’est avéré être une solution très efficace », explique Jérôme. « Il parvient à conserver une exactitude élevée sur une large plage de températures, avec une dérive limitée et très peu de besoins de maintenance. Il mesure directement à l’intérieur du four, donc aucune ligne d’échantillonnage n’est nécessaire, et le temps de réponse est très rapide », ajoute-t-il.
L’efficacité énergétique est le principal moteur d’un haut niveau d’exactitude dans la mesure de l’humidité à l’intérieur des fours de séchage. Par exemple, Jérôme déclare : « Une petite baisse de l’exactitude du point de rosée, de l'ordre de ±2 °C, pourrait entraîner une perte d’efficacité énergétique allant jusqu’à 10 %. C’est extrêmement significatif pour notre installation parisienne, par exemple, qui consomme plus de 30 MW d'électricité. »
Dans les usines de plaques de plâtre, les fours de séchage sont généralement alimentés au gaz naturel et équipés de ventilateurs électriques. La mise en œuvre d'une surveillance et d'un contrôle précis permet de gérer les fours sans les faire fonctionner à pleine capacité, et d'optimiser ainsi l’efficacité énergétique. En outre, conformément à ses objectifs de décarbonation, Saint-Gobain a déjà entièrement électrifié deux de ses usines.
Perspectives
Le partenariat à long terme entre Vaisala et Saint-Gobain a abouti à une solution de mesure répondant aux besoins spécifiques de la fabrication de plaques de plâtre. Cela a été mis en œuvre à Saint-Gobain en appliquant de bonnes pratiques dans l’utilisation des capteurs et dans la promotion de l’objectif d’efficacité énergétique dans les installations mondiales du groupe.
« C’est un bon exemple des façons dont nous cherchons continuellement des solutions aux défis environnementaux », explique Jérôme Cantonnet.
Juhani Lehto de Vaisala déclare : « Nous sommes ravis d'avoir établi ce partenariat avec Saint-Gobain. Non seulement parce que cela nous a permis de développer davantage nos produits, mais aussi parce que Saint-Gobain et Vaisala partagent des objectifs communs en matière de durabilité. Notre raison étant « Taking every measure for the planet », nous sommes heureux de pouvoir jouer un rôle dans l’accompagnement de Saint-Gobain sur sa voie vers la neutralité carbone. »
Image principale : transmetteur Vaisala Indigo520 et capteur de point de rosée DMP6 utilisés pour surveiller les conditions d’humidité dans les fours de séchage de plaques de plâtre.
Crédits images : Saint-Gobain
En savoir plus
Transmetteurs de la série Indigo500
Capteur de point de rosée DMP6