3me anne GSE Cours daudit Energtique Enseignant : M. F. ELKOHEN

Etude de cas Audit Energtique dune usine 1re partie - 1 - Ce document est la proprit de la socit E2CONSULT. Il ne peut tre utilis sous quelque forme que ce soit sans son autorisation

ETUDE DE CAS

AUDIT ENERGETIQUE DUNE USINE DE FABRICATION DAPPAREILLAGE

ELECTRIQUE PARTIE 1 Introduction Nous proposons de faire l'audit nergtique d'une usine de fabrication de relais lectro-mcaniques, situe au quartier Ain Sebaa Casablanca. Cette usine fabrique et distribue 3 gammes de relais lectromcaniques :

- La gamme Luna compose de relais embrochables de puissance, de calibre 16A - La gamme Venezia compose de relais miniatures de calibre 2A - La gamme Neptune compose de relais embrochables fabriqus spcialement pour

un constructeur automobile, selon ses propres spcifications Bien que le processus de fabrication soit identique pour les trois gammes de produits, les machines utilises pour la fabrication de chaque gamme peuvent diffrer. Les matires premires utilises diffrent galement. Chaque gamme est compose de plusieurs rfrences, qui diffrent les unes des autres par le nombre de contacts de sortie (1, 2 ou 4) et par la tension nominale de leur bobine (24VDC, 110VDC, 24VAC et 230VAC). Pour simplifier ltude, nous considrerons quil n y a pas de diffrence entre les rfrences dune mme gamme, dun point de vue nergtique. Description du site Lusine est constitue de trois btiments:

- un hall de production divis en 3 ateliers : - un atelier dinjection plastique : cet atelier comporte 5 machines dinjection

plastique dune capacit de 40 160 Tonne servant la fabrication des embases en polyamide 6.6 et des botiers en plycarbonate , contenant les relais. Le chauffage des moules est ralis par des rsistances lectriques incorpores ces derniers et leur refroidissement est assur par 5 groupes de production de froid installs au sein du mme atelier et alimentant chacun une machine dinjection via un circuit ferm deau glace 7C. Outre lalimentation en lectricit, les presses dinjection ncessitent une alimentation en air comprim 6 bar pour le fonctionnement des diffrents vrins et vannes pneumatiques dont ils disposent

- un atelier de dcoupage et demboutissage : cet atelier comporte 4 presses de dcoupage hydrauliques servant la fabrication des pices mtalliques contenues dans les relais ainsi que dune machine automatique de soudage par rsistance des contacts en argent (machine de contactage ). Les feuillards de mtal en bande qui constituent la matire premire de toutes ces machines sont monts sur des dvidoirs lectriques et sont amens automatiquement chaque presse de dcoupage par un amenage pneumatique ddi. Tous les amenages fonctionnent avec de lair comprim 4 bar. Les presses de dcoupage fonctionnent uniquement avec une alimentation lectrique triphase de 400V-50Hz. La machine de contactage ncessite quant elle une alimentation lectrique triphase de 400V-50Hz et une alimentation en air comprim 6 bar pour le fonctionnement des diffrents vrins et vannes pneumatiques dont elle dispose.

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- Un atelier dassemblage : cet atelier comporte deux machines lectro-

pneumatiques de bobinage, quatre machines automatiques dassemblage des mcanismes des relais, en plus dune dizaine de postes de montage manuel et demballage des produits finis. Chaque machine automatique ncessite une alimentation lectrique triphase 400V-50Hz en plus dune alimentation en air comprim variant entre 3 et 5 bar selon le type de machine.

La production dair comprim est ralise par un compresseur dair install lextrieur du hall de production avec un ballon de stockage dune capacit de 10000 litres. La pression nominale de ce compresseur est 10 bar. Il est cependant rgl comme suit : pression haute : 8 bar ; pression basse : 6 bar. Les diffrentes machines ncessitant une alimentation en air comprim sont desservies via un rseau en antenne, compos de tuyauterie en acier galvanis.

- Un hall de stockage divis en deux parties dont la premire est rserve au stockage des matires premires entrant dans la fabrication des relais (plastiques en granuls, feuillards de cuivre, feuillards dacier, cartons, etc.) et la seconde au stockage des produits finis.

- un btiment administratif abritant les bureaux de la direction et des autres dpartements administratifs (achats, comptabilit, logistique, etc.). La principale forme dnergie utilise dans ce btiment est llectricit et elle sert principalement pour lclairage des bureaux et lalimentation des ordinateurs. Bien que des pompes chaleur rversibles de type split system) existent dans diffrents bureaux de ce btiment, elle ne seront pas prises en compte dans cette tude car elles sont rarement utilises daprs les responsables du site.

- Lclairage extrieur de lusine est assur par 12 luminaires monts sur 6 mts de 8 mtres de hauteur. Il est aliment depuis le tableau divisionnaire du btiment administratif.

Horaires de travail

- Les ateliers dinjection plastique et de dcoupage fonctionnent 24h/24 6 jours/7 (3 quipes de production)

- Latelier dassemblage fonctionne 8,5 heures par jour de lundi samedi. Les ouvriers y accdent partir de 7 h00 du matin et commencent leur travail 07h30. Ils terminent 17h30. Trois pauses sont prvues quotidiennement : pause djeuner de 12h00 13h00 et une pause de 15 min le matin 10h00 et 16h00 dans laprs-midi.

- Ladministration fonctionne galement 8,5heures par jours, 5 jours/7 mais les horaires sont diffrents : 8h00 12h00 et 14h00 18h30

- La commande de lclairage extrieur de lusine est assur automatiquement par une horloge hebdomadaire. Lallumage se fait tous les jours 18h00 et lextinction a lieu 7h00 du matin.

- Les horaires douverture du magasin de stockage des matires premires sont calqus sur ceux de latelier dassemblage. Ceux du magasin de stockage des produits finis sont identiques aux horaires de fonctionnement de ladministration

- La production sarrte chaque anne durant tout le mois dAot pour permettre au personnel de production de bnficier de ses congs annuels et au personnel de maintenance de procder la maintenance prventive des machines et quipements.

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I- IMPLANTATION DES MACHINES ET CIRCUITS DES FLUIDES

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II- PLAN DE MASSE DE LUSINE Surfaces des btiments

Btiment Surface (m)

Administration 100

Atelier d'assemblage 600 Atelier d'injection 500 Atelier de dcoupage

400

Magasin MP 200

Magasin Produits finis

200

Total Usine 4000

Assemblage 600 m

Injection 500 m

Dcoupage 400 m

Stock MP - 200 m

Stock PF - 200 m

Admin.100 m

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III- INSTALLATION ELECTRIQUE

Lusine est alimente par une ligne souterraine 20kV via le rseau de distribution HTA de Lydec. Elle dispose pour cela dun poste de livraison et de transformation comportant un transformateur 22kV/400V dune puissance nominale de 630kVA. Le TGBT est galement install au niveau du poste de livraison et alimente directement et individuellement chaque atelier ou btiment. Certains dparts sont pourvus de compteurs dnergie qui sont relevs et archivs mensuellement par lquipe de maintenance. Chaque btiment et/ou atelier dispose dun tableau lectrique divisionnaire. Le schma de distribution global de lusine est comme suit :

Consommation lectrique - relev des compteurs

Dpart Conso 2012 (kWh) Compteur gnral Lydec 1 915 000 Atelier dcoupage 395 760 Atelier Injection 1 135 800 Atelier Assemblage 36 200

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Inventaire des quipements et charges

Eclairage

Btiment Type Puissance Qt

Administration Tube fluorescent ballast ferro-magntique 4x18W 30

Atelier d'assemblage

Tube fluorescent ballast ferro-magntique 2x36W 120

Atelier d'injection Luminaire SHP 400W 12 Atelier de dcoupage Luminaire SHP 400W 9 Magasin MP Luminaire SHP 250W 6 Magasin Produits finis Luminaire SHP 250W 6

Eclairage Extrieur Projecteur Iodure Mtallique 400W 12 Machines de production

Atelier Type de charge Puissance

installe (kW) Qt Administration PC de bureau 0,5 12 Atelier d'assemblage Bobineuses B1 et B2 3 2 Machines M1 et M2 5 2 Machines M3 et M4 2 2 Atelier d'injection Presse d'injection 160T 45 2 Presse d'injection 90T 30 3 Presse d'injection 50T 22 1 Groupe eau glace 8 5 Atelier de dcoupage Presse de dcoupage 70 T 30 4

Amenage pneumatique 0 4 Drouleur 0,75 5

Machine de contactage 10 1

Compresseur Compresseur air 10 bar 55 1 Scheur 3 1

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IV- AIR COMPRIME

Plaque signaltique du compresseur

Puissance nominale (kW)

dbit nominal (l/s) P nom (bar)

dbit nominal (Nm3/h)

Compresseur 55 170 10 612 Taux de charge : Le responsable de gestion des utilits de lusine procde au relev mensuel des compteurs de nombre dheure de fonctionnement en charge et total du compresseur. Le calcul du nombre dheure de fonctionnement des 3 dernires annes est comme suit :

Compteur horaire (h) 2010 2011 2012

Total 5100 5340 5630 En charge 1780 1890 2000

Dbit et pression par atelier

Atelier Machine Pression

(bar)

Dbit nominal (m3/h) Nbre

Atelier d'assemblage Bobineuse B1 5 2,2 1 Bobineuse B2 5 2,2 1 Machine M1 4 3,5 1 Machine M2 4 3,5 1 Machine M3 3 1,9 1 Machine M4 3 1,9 1

Atelier d'injection Presse d'injection 160T N1 6 5 1

Presse d'injection 160T N2 6 5 1

Presse d'injection 90T N1 6 3,8 1

Presse d'injection 50T 6 2,7 1 Presse d'injection 50T 6 2,7 1 Atelier de dcoupage Amenage pneumatique 4 0,8 4 Machine de contactage 6 1,1 1

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V- DONNEES DE PRODUCTION Affectation des machines de production par gamme de produits

Gamme Atelier Machine Luna Venezia Neptune

Atelier d'assemblage Bobineuse B1

x x

Bobineuse B2 x Machine M1 x Machine M2 x Machine M3 x Machine M4 x

Atelier d'injection Presse d'injection 160T N1

x

Presse d'injection 160T N2

x

Presse d'injection 90T N1

x

Presse d'injection 50T x x x

Presse d'injection 50T x x x

Atelier de dcoupage

Presses de dcoupage 70 T

x x x

Machine de contactage

x x x

Compresseur Compresseur air 10 bar

x x x

Production ralise durant les 3 dernires annes : en nombre de pices

Gamme 2010 2011 2012 Luna 45000 55000 70000 Venezia 200000 208000 235000 Neptune 10000 8000 14000

en kg

Gamme 2010 2011 2012 Luna 5175 6325 8050 Venezia 13000 13520 15275 Neptune 2130 1704 2982

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QUESTIONS En utilisant les diffrentes donnes nonces ci-dessous, et en considrant lanne 2012 comme lanne de rfrence :

- Dterminer les vecteurs nergtiques achets, les utilits et les usages de cette usine permettant dtablir la matrice des consommations

- Dterminer les units de production par usage - Calculer les consommations par usage et par utilit et renseigner la matrice ECA en

consquence - Calculer les consommations spcifiques. Des commentaires ? - Proposer des pistes pour amliorer ces consommations spcifiques. - Dterminer le taux de fuites dair comprim durant lanne 2012. Des commentaires ? - En tenant compte dun facteur dmission de CO2 de 765 g/kWh au Maroc, calculer

les missions de gaz effet de serre annuelles de cette usine en kg de CO2