Protection roulante

Le défi

Sans le souci du détail, ce projet n'aurait pas été possible chez un grand fabricant de substances actives. Cela commence déjà avec le système à protéger. Dans le cadre d'une production de granulés nécessitant de grandes quantités de solvants, la spectroscopie Raman est utilisée pour le contrôle en ligne du processus. Les analyseurs Raman fournissent des informations très précises sur la composition chimique au sein d'un processus. Pour cela, la lumière laser de certaines longueurs d'onde interagit avec les molécules et provoque une diffusion qui peut être identifiée. Chaque élément a ici une empreinte digitale quasi unique, et la quantité peut également être quantifiée. Ce qui est intéressant, c'est que les valeurs sont disponibles en temps réel, ce qui permet de contrôler le processus en ligne. Il s'agissait à présent d'emballer l'analyseur Raman en toute sécurité du point de vue de la protection contre les explosions. En effet, l'analyseur fait partie des dispositifs d'analyse les plus coûteux. Celaconstituait déjà un autre défi: l'analyseur devait rester mobile, car il est utilisé pour plusieurs processus au sein de la production.

Il existait deux seules possibilités. Soit installer le dispositif dans une zone non Ex et transférer les sondes antidéflagrantes dans la zone Ex. Soit le dispositiflui-même se trouve aussi dans la zone Ex de la production, mais en nécessitant pour cela une protection correspondante contre les explosions. Le fait que les sondes, à savoir des fibres optiques très sensibles, auraient dû être acheminées sur une distance allant jusqu'à 40 mètres s'opposait à la première variante. La deuxième possibilité consistait à intégrer le dispositif en toute sécurité dans une armoire de commande avec protection Ex p.

Franc succès de l'enveloppe pressurisée

De plus en plus d'utilisateurs tendent à protéger leurs dispositifs par le degré de protection avec enveloppe pressurisée. Son principal avantage: le concept est sûr, robuste et simple. Si le dispositif est emballé en toute sécurité à l'intérieur, c'est-à-dire installé selon les prescriptions de la protection contre les explosions, l'utilisateur peut fermer les portes en toute confiance et se détendre. Le degré de protection présente également quelques avantages dans la manipulation pratique. Il est possible par exemple d'utiliser des coffrets spéciaux fabriqués sur mesure, mais également des coffrets Ex e ou standard plus petits ou plus grands. À titre de comparaison: un coffret Ex d typique pèse 180 kilos, le coffret Ex p correspondant ne pèse ici que 40 kilos.

R. STAHL propose des systèmes de commande et de surveillance en mode de protection par enveloppe pressurisée dans plusieurs variantes. Ceux-ci sont conçus de manière uniforme et se composent toujours d'un appareil pour circuit de commande Ex p, de pressostats Ex p (sorties d'air) ainsi que de vannes de rinçage Ex p à régulation numérique ou proportionnelle. Selon la phase, une certaine quantité de gaz de protection (air comprimé ou gaz inerte) est introduite à l'intérieur du coffret Ex p via la vanne de rinçage et régulée à une certaine surpression. De plus, à l'intérieur, un régulateur et contrôleur de température est intégré pour un refroidissement adéquat.

Toujoursen place

Lors de la mise en œuvre du projet, quelques questions de détail devaient être éclaircies. Il s'agissait d'abord de la mobilité. Par exemple, les fabricants de substances actives avaient besoin d'une variante mobile afin que le dispositif soit disponible pour différents systèmes. Cela nécessitait un châssis mobile pour l'armoire de commande, dont les roulettes devaient notamment être conductrices de l'électricité.

Cela présentait le grand avantage de pouvoir placer l'analyseur directement à proximité du système, ce qui permettait de raccourcir les sondes à dix mètres. Pour éviter d'endommager les sondes ultrasensibles lors du passage à un autre système, une protection mécanique a été installée pour les sondes enroulées. En cas de non utilisation, les sondes y sont conservées en toute sécurité. Il en va de même pour les conduites d'alimentation en air comprimé et en électricité, qui sont également rangées en toute sécurité sur la face arrière lorsqu'elles ne sont pas utilisées.

Même pour l'extrémité épaisse, il existe une solution

Pour les passages de conducteurs de l'intérieur vers l'extérieur, il est normalement possible d'utiliser des presse-étoupes Ex e. Toutefois, le projet montrait ici aussi son côté particulier. Il n'était pas possible de faire passer l'extrémité épaisse des sondes à travers l'armoire à l'aide d'un presse-étoupe. C'est pourquoi le choix s'est porté ici sur un système d'étanchéité de câble spécial, flexible et adaptable. Ce raccordement Multi-Cable-Transit (MCT) avec IP 66 est un passage de câble rabattable qui empêche le passage de gaz potentiellement explosifs. Le coffret lui-même répond généralement à toutes les exigences Ex e, telles que la protection IP et la résistance aux chocs. De plus, il fallait cependant respecter les directives GMP, la rugosité de la surface est donc inférieure à 0,8 µm et au lieu d'un IP65 pour les sorties d'air, la préférence s'est portée sur une classe supérieure. Un capot de protection IP66 a donc été placé en plus sur les sorties.

Pour économiser le câble de communication, deux antennes pour la connexion WLAN ont également été intégrées dans l'armoire de commande. Les données d'analyse peuvent ainsi être transmises immédiatement au système de gestion. Mais en plus, une IHM avec verre de sécurité dans la porte de l'armoire de commande fournit un aperçu des données de mesure actuelles, ce qui permet de bien surveiller le processus sur place. Pour que tous les composants, et pas uniquement ceux destinés à la protection contre les explosions, soient placés en toute sécurité dans l'armoire de commande, l'analyseur Raman a été tourné à l'intérieur de l'armoire.

Rester bien au frais

De manière générale, pour le degré de protection avec enveloppe pressurisée, il importe de veiller à ce que les composants montés dans le coffret ne surchauffent. Étant donné que beaucoup de ces systèmes sont utilisés dans des zones climatiques très chaudes, près des trois quarts des applications Ex p nécessitent désormais une climatisation. Dans notre pays aussi, les étés peuvent être chauds, ce qui représente un défi, surtout pour l'analyseur Raman. En effet, celui-ci s'arrête tout simplement lorsque la température dépasse 35 degrés dans l'armoire de commande. Néanmoins, dans ce projet, nous avons d'abord renoncé à un refroidissement supplémentaire, au profit d'un dispositif de contrôle de température à l'intérieur qui surveille plutôt la température. Si les températures augmentent, la vanne de rinçage s'ouvre brièvement pour laisser entrer de l'air froid. Si cela ne suffit pas, les dispositifs pour un refroidissement supplémentaire par Vortex sont déjà prévus dans l'armoire de commande. Les responsables auraient toutefois préféré pouvoir s'en passer, car un refroidissement par Vortex est toujours lié à un certain niveau de bruit et est également plus cher à l'exploitation. Il faudrait alors une pression de 5 bars au lieu des 2 bars actuels.

Perspective

Bien que chez R. STAHL, nous ayons déjà maîtrisé de nombreuses tâches inhabituelles avec le degré de protection par enveloppe pressurisée, cette armoire de commande fabriquée sur mesure pour l'analyseur Raman sensible était encore une fois particulière. Outre les prescriptions de la protection contre les explosions, les directives spécifiques d'une production pharmaceutique, la chaîne d'approvisionnement complexe avec plusieurs partenaires européens constituait sans cesse de nouveaux défis également pour les responsables du projet. La bonne surprise est venue en fin de projet: l'enthousiasme des collègues de la fabrication de comprimés de l'entreprise pharmaceutique pour l'armoire de commande mobile antidéflagrante était tel qu'ils ont commandé la même variante pour leur analyseur Raman.

Trois étapes pour la protection

L'exploitation d'une enveloppe pressurisée classique Ex p se subdivisent en trois étapes:

Phase de préparation: de l'air comprimé ou des gaz inertes sont introduits dans le coffret Ex p via la vanne de rinçage et une surpression est générée. Une fois celle-ci atteinte, commence la phase dite de pré-rinçage qui est régulée par l'appareil pour circuit de commande Ex p.

Phase de pré-rinçage: avant la mise en service du matériel se trouvant à l'intérieur de l'armoire de commande, le mélange potentiellement explosif présent doit être évacué du coffret. Lorsque la valeur préréglée de la pression interne du coffret est atteinte, la vanne de rinçage s'ouvre. Il s'ensuit un rinçage au gaz de protection. Ces soupapes de sortie d'air (pressostats) sont positionnées en différents endroits afin de garantir des conditions d'écoulement contrôlées. Les temps de rinçage très courts à des charges de pression très faibles (jusqu'à 15 mbar) constituent un avantage. Cela permet d'utiliser des parois d'armoire de commande plus minces (en général 2 mm) et donc de réduire les coûts. Une fois cette phase de pré-rinçage terminée, la vanne de rinçage se ferme et le flux de rinçage s'arrête. La pression intérieure du coffret revient à la valeur pré-réglée et la vanne de sortie d'air se ferme.

Phase de fonctionnement: le fonctionnement normal commence et l'organe de commande contrôle et régule la pression interne du coffret afin d'éviter toute pénétration de gaz ou de poussières explosifs. Les pertes de fuites sont automatiquement compensées par la vanne de rinçage.