Dans le domaine de la nanotechnologie, le laboratoire Van Leeuwenhoek (VLL) de TNO, situé à Delft, est l'un des plus grands centres de recherche (en salle blanche) des Pays-Bas. La recherche dans ce domaine porte notamment sur l'optique et l'instrumentation destinées au secteur aérospatial. L'un des défis consiste ici à créer un environnement qui ressemble autant que possible à l'« espace » situé au-delà de notre atmosphère. Cela implique de viser le vide le plus poussé possible et des températures très basses pouvant aller jusqu'à -160 °C ou moins dans les grandes cuves où les essais sont effectués. Une fois ces essais terminés, l'espace est réchauffé à l'aide de grandes quantités (5 jusqu'à 6 mètres cubes) d’air comprimé.

Franco Brouwer est chef de projet Technologie (CREF – Corporate Real Estate & Facilities) chez TNO; à ce titre, il est notamment chargé de la maintenance et des modifications des installations. Au sein du CREF, Teun Brussee était responsable de l'ingénierie chez TNO, qui a supervisé ce projet. Il explique : « L'air comprimé que nous utilisons pour réchauffer et mettre sous pression les réservoirs doit être extrêmement sec. » Toute molécule d'eau présente dans l'air comprimé pourrait se déposer sur l'objet à mesurer. Si ces molécules sont trop nombreuses, elles pourraient d'une part fausser les résultats des mesures et, d'autre part, causer de graves dommages aux éléments que nous testons.

Pré-audit

Face à des exigences croissantes en matière de qualité de l'air comprimé, à un nombre croissant de demandes de tests et aux attentes des clients concernant la disponibilité des installations d'essai, TNO a estimé que le moment était venu de moderniser son système d'air comprimé.

Dans un premier temps, Festo a procédé à un pré-audit. Koen Leeflang est un auditeur certifié qui possède une grande expérience dans l'inspection et la modernisation de systèmes d'air comprimé complets : « Nous réalisons régulièrement ce type d'audit dans les entreprises afin de dresser un état des lieux complet du système d'air comprimé. » Cette démarche s'effectue conformément à la norme ISO 11011, qui constitue un excellent point de départ pour déterminer les changements à apporter. Pour les clients qui souhaitent augmenter leur capacité, cela ne signifie pas toujours qu'il faille ajouter un compresseur. Parfois, la solution réside dans un réaménagement de la tuyauterie, dans l'utilisation de tuyaux plus larges ou dans une autre solution ingénieuse qui évite de devoir réaliser d'importants investissements. « De plus, nous pouvons proposer des mesures d'économie d'énergie dans pratiquement tous les cas. »

Pour TNO, la question était un peu plus complexe. D'une part, on souhaitait améliorer la qualité de l'air comprimé, et d'autre part, il fallait augmenter la capacité. Cependant, l'audit préliminaire a montré que tous les utilisateurs n'ont pas besoin d'air comprimé de la plus haute qualité. Il serait donc inutilement coûteux de mettre en place un tout nouveau réseau d'air comprimé pour fournir à tous les utilisateurs de l'air comprimé très sec.

Groupe de projet

L'audit préalable et les exigences de TNO ont nécessité d'importantes modifications du système d'air comprimé. Il était indispensable de mettre en place un groupe de travail composé de TNO, Festo et Royal HaskoningDHV. Cette dernière était représentée par Annelies Hemmer, chef de projet chargée de la construction ou de la rénovation des laboratoires de TNO à Delft. « Dans ce type de projets, mes responsabilités consistent notamment à rédiger le plan de projet et les budgets correspondants, ainsi qu'à en évaluer la faisabilité. » « À cet égard, la collaboration avec Festo et TNO s'est avérée très précieuse. »

Elle poursuit : « Dans le cadre de cette collaboration, Festo élabore la proposition technique concernant les modifications et les extensions du système d'air comprimé. » TNO doit déterminer si cela aboutit effectivement au résultat escompté, et c'est sur cette base que j'évalue la faisabilité financière de la proposition. Une fois l'accord conclu, Royal HaskoningDHV se charge de la mise en œuvre et, en concertation avec le client, sélectionne les sous-traitants et les fournisseurs. Par exemple, certains raccords et divers instruments ont été fournis par Festo, tandis que les sécheurs d'air ont été achetés auprès d'un spécialiste de ce type d'équipement.

Redondance au niveau du compresseur

La proposition de Festo portait sur un système d'air comprimé à deux niveaux. Ainsi, le premier système fournit de l'air comprimé d'une très haute qualité (à l'état sec) (classe 2.1.1 selon la norme ISO 8573-1 :2010). Le second fournit de l'air comprimé de qualité standard (classe 2.4.1 selon la norme ISO 8573-1 :2010) via sa propre conduite distincte. Une particularité réside dans le fait qu'une « soupape de sécurité » est placée entre ces deux systèmes, permettant de les relier en cas de besoin. Cela évite que les tests échouent ou doivent être interrompus temporairement en cas de risque de pression insuffisante dans le système d'air comprimé (par exemple, en raison d'un nombre trop élevé d'utilisateurs).

Capacité et qualité

Afin d'améliorer à la fois la capacité et la qualité, un compresseur et un nouveau sécheur ont été ajoutés aux trois compresseurs existants. Koen Leeflang : « Pour commencer par ce dernier point : le nouveau sécheur est un sécheur à adsorption spécial permettant d'atteindre un point de rosée sous pression inférieur à -70 °C. Ce point de rosée sous pression est surveillé par un capteur dédié situé sur le sécheur, ainsi que par un autre capteur de point de rosée sous pression installé sur la conduite de refoulement. Associé au nouveau compresseur, ce système fournit l'air comprimé extrêmement sec nécessaire à la mise sous pression des réservoirs à vide. Pour les autres utilisateurs, qui disposent d'une alimentation en air comprimé standard suffisante, un quatrième compresseur est disponible. De cette manière, les compresseurs sont redondants, ce qui permet à TNO d'offrir à ses clients une disponibilité maximale de ses systèmes. »

Teun Brussee : « Cette configuration garantit que de l'air comprimé de bonne qualité est disponible là où il faut et que nous ne consommons pas d'énergie inutilement pour produire de l'air comprimé de haute qualité là où il n'est pas nécessaire. » Il est possible de réduire encore davantage la consommation d'énergie en abaissant les pressions de 9 - 10 bar que nous utilisons actuellement. Par exemple, à 7,5 bars. « S'il s'avère que cela suffit également, nous pourrons alors prendre une mesure supplémentaire pour économiser l'énergie. »

Coopération

Le système fonctionne désormais à l'entière satisfaction de tous les utilisateurs. Ce faisant, les trois parties peuvent se réjouir d'avoir entretenu bien plus qu'une simple bonne collaboration. Teun Brussee : « Grâce aux connaissances et à l'enthousiasme sans faille de Koen, nous avons trouvé une solution qui répond à toutes nos attentes : nous disposons désormais d'une plus grande capacité, d'une fiabilité accrue et de la qualité d'air comprimé souhaitée. » Le tout avec une consommation d'énergie efficace. C'est formidable quand les parties parviennent à collaborer ainsi.