Waterhydraulica
onvermoede eigenschappen

Al jaren is men op zoek naar het monster van Loch Ness. Of Nessie ooit getraceerd zal kunnen worden, is een open vraag. Maar bij Danfoss staat «Nessie» voor een technisch concept in verband met waterhydraulica. Deze «Nessie» kunnen we wèl van dichtbij bekijken.

version française

Nessie werd zeven jaar geleden geïntroduceerd. Aanvankelijk was het even wennen aan deze technologie, maar nu stelt men een duidelijke kentering vast. Volgens het consultancy-bureau McKinsey is er toekomst voor waterhydraulica. Welke argumenten kan men voor deze techniek vinden?

Voordelen
Waterhydraulica bezit uiteraard de voordelen van hydraulica: de verhouding tussen vermogen, gewicht en afmetingen ligt gunstig. Dit vergemakkelijkt het ontwerp van de machine.
Verder beschikt hydraulica over een uitstekend rendement betreffende de hele installatie en kan men deze installatie gemakkelijk en nauwkeurig afregelen.

Olienadelen
De universeel gebruikte olie is verkrijgbaar in soorten met aangepaste eigenschappen. Door een geschikte keuze te maken kan men goed functionerende en letterlijk gesmeerde installaties opbouwen, maar toch blijven er nadelen bestaan: in geval van technische problemen kan er productvervuiling optreden: er is dus een risico op milieuvervuiling en op brand en explosie. Het onderhoud is veeleisend en de olie is relatief duur. Tenslotte worden de Europese en nationale normen in verband met het gebruik van hydraulische olie steeds strenger. Waterhydraulica daarentegen maakt gebruik van drinkwater (norm 80/778/EEC) zonder additieven of demi-water. Alle bovenvermelde nadelen van olie vervallen. Water is hygiënisch en niet vervuilend voor de omgeving. Ecologisch bewuste ondernemingen kunnen niet naast dit argument kijken. Bovendien kost water bijna niets en hoeft het niet gestockeerd te worden. Bij het verwijderen van water moeten in principe geen bijzondere veiligheidsmaatregelen genomen te worden. 
Brandgevaar is bij water onbestaande. De veiligheid in de productie-omgeving ligt dus hoger. 

Toepassingen
Er zijn verschillende sectoren waar het gebruik van waterhydraulica voor de hand ligt: 
- voedingsindustrie
- drankenindustrie
- pharma- en cosmetica-industrie
- chemische industrie
- papier-, rubber- en plasticindustrie
- reinigingssystemen
- nucleaire industrie
- constructeurs van blusinstallaties
- Ex-omgevingen.
Na zeven jaar staat het systeem op punt. Alle componenten zijn beschikbaar en Danfoss biedt eveneens totaaloplossingen aan. 

Varkens
Naast de aspecten van ecologie en veiligheid bestaat eveneens de trend om zuiniger om te springen met energie. Het Deense energie-Agentschap heeft een vergelijkende studie laten uitvoeren inzake het verbuik van een pneumatische installatie en een waterhydraulica-installatie voor het aandrijven van een rib-topzaag in een slachthuis.
Het slachthuis in kwestie heeft 2 productielijnen. Op elke lijn worden er per uur 350 varkens gezaagden en dit gedurende 7,5 uur per dag.
a) Waterhydraulica
Metingen hebben uitgewezen dat het gemiddeld verbruik van de elektrische motor die de pomp aandrijft 1,86 kW bedraagt. Gezien de installatie 1800 h/jaar draait, komt dit neer op een verbruik van 3.350 kWh/jaar. 
Op de installatie is een werkdruk geïnstalleerd van 60 à 70 bar met pieken tot 140 bar. Zonder belasting staat de installatie op 2 à 3 bar.
b) Pneumatica
De gegevens voor de persluchtinstallatie zijn enigszins anders. 
Werkdruk: 6 bar
Luchtverbruik in nullast: 
15 liter/sec = 54 Nm³/h
Luchtverbruik bij gemiddelde belasting: 
40 liter/sec = 144 Nm³/jaar
De cyclus van de ribzaag is dezelfde als met de Nessie-installatie: 40 % op nullast en 60 % op maximale last. 
Uit voorgaande gegevens berekenen we dat het luchtverbruik 194.400 Nm³/jaar bedraagt. Statistieken leren ons dat het verbruik per Nm³ ongeveer 0,15 kWh bedraagt bij een werkdruk van 7 bar. Men moet rekening houden met een kleine vermindering van 8 % per bar drukdaling. 
Het jaarlijks verbruik van pneumatische installatie is dus: 1
94.400 Nm³/jaar x 0,15 kWh/Nm³ x 0,92 = 26.800 kWh/jaar.
Door het vervangen van één ribzaag met een waterhydraulische installatie bezuinigt men ten opzichte van een pneumatische aandrijving 23.450 kWh. Tegen het industriëel tarief van ongeveer 2,5 BEF/ kWh komt dit neer op een kostenbesparing van meer dan 58.000 BEF/jaar (1453 euro/jaar). 

Besluit
Dat de waterhydraulica vooral op milieugebied scoort, hoeft geen betoog. Een rondvraag bij de bedrijven die overgegaan zijn, wijst dit uit. Vanuit energetisch standpunt heeft waterhydraulica vooral ten opzichte van pneumatische systemen een voordeel. n
Met dank aan Daniel Titeka, Danfoss, Brussel.
www.danfoss.be

L'hydraulique à eau
Caractéristiques insoupçonnées

Depuis des années, on est à la recherche du monstre du Loch Ness. Mais nul ne peut dire si la trace de Nessie sera jamais retrouvée. Chez Danfoss cependant, ‘Nessie’ est un concept technique lié à l’hydraulique à eau. Et de surcroît, il se laisse approcher. 

Nessie a été mis sur le marché voici sept ans. Au départ, il a fallu quelque peu s’adapter à cette technologie, mais aujourd’hui on note un renversement évident. Selon le bureau de consultance McKiney, l’avenir est à l’hydraulique à eau. Quels sont les arguments offerts par cette technique ?

Avantages
L’hydraulique a eau présente naturellement les avantages de l’hydraulique: le rapport puissance/poids/dimensions lui est favorable. Ceci facilite la conception de la machine. En outre, l’hydraulique dispose d’un excellent rendement sur l’ensemble de l’installation qui se règle de surcroît avec facilité et précision.

Inconvénients de l’huile
L’huile universellement utilisée est disponible en différents types, chacun doté de caractéristiques adaptées. En opérant un choix judicieux, on peut réaliser des installations au fonctionnement correct et bien lubrifiées. Néanmoins, les inconvénients persistent. En cas de problème technique, le produit peut être pollué. Des risques de pollution environnementale, d’incendies ou d’explosions sont toujours latents. 
L’entretien des installations est exigeant et l’huile est relativement coûteuse. Enfin, les normes européennes et nationales en matière d’utilisation d’huile hydraulique sont de plus en plus strictes.
L’hydraulique à eau recourt par contre à l’eau potable (norme 80/778/EEC) sans additifs ou à l’eau déminéralisée. Elle ne connaît aucun des inconvénients de l’huile. L’eau est hygiénique et non-polluante pour l’environnement. Les sociétés sensibles à l’environnement ne peuvent négliger cet argument. En outre, l’eau ne coûte presque rien et ne doit pas être stockée. Elle peut, de même, être évacuée sans aucune précaution particulière. L’eau ne présente aucun risque d’incendie. La sécurité dans l’environnement de production est dès lors plus grande.

Applications
L’utilisation de l’hydraulique à eau semble évidente dans de nombreux secteurs : 
- l’industrie alimentaire
- l’industrie des boissons
- l’industrie pharmaceutique et l’industrie des cosmétiques
- l’industrie chimique
- l’industrie du papier, du caoutchouc et des matières plastiques
- les systèmes de nettoyage
- l’industrie nucléaire
- les secteurs de lutte contre l’incendie
- les environnements Ex
Après sept ans, le système est au point. Tous les composants sont disponibles et Danfoss propose également des solutions globales.

Cas concret: un abattoir
Outre les aspects liés à l’écologie et à la sécurité, nous constatons également une tendance visant une utilisation plus rationnelle de l’énergie. L’agence danoise pour l’Energie a réalisé une étude comparative portant sur la consommation énergétique d’une installation pneumatique et d’une installation d’hydraulique à eau assurant l’entraînement d’une découpeuse de carcasses dans un abattoir. Dans cet abattoir, qui possède deux lignes de production, passent durant 7h30 par jour quelque 350 porcs par heure et par ligne. 
a) L’hydraulique à eau
la consommation du moteur électrique entraînant la pompe est en moyenne de 1,86 kW. Vu que l’installation fonctionne 1800 h/an, la consommation électrique annuelle s’élève donc à 3.350 kWh. La pression hydraulique de service est de 60 à 70 bar avec des pointes à 140 bar. A vide, l’installation fonctionne entre 2 et 3 bar.
b) Pneumatique
Les données de l’installation pneumatique sont très différentes.
Pression de travail: 6 bar
Débit d’air à vide: 15 litres/sec = 54 Nm3/h
Débit d’air à charge moyenne: 40 litres/sec = 144 Nm3/h
Le cycle de fonctionnement de la scie est naturellement identique à celui de l’installation Nessie: 40% à vide et 60% à charge maximale.
Sur la base des données précédentes, le débit d’air s’élève à 194.400 Nm³/an. Les statistiques démontrent que la consommation est d’environ 0,15 kWh par Nm³ pour une pression de 7 bar. Il faut tenir compte d’une légère diminution de 8% de la consommation électrique pour 1 bar de diminution de la pression de service.
La consommation électrique annuelle de l’installation pneumatique s’élève donc à:
194.400 Nm³/an x 0,15 kWh/Nm³ x 0,92 = 26.800 kWh/an
En équipant une scie d’une installation hydraulique à eau, l’abattoir réalise une économie de 23.450 kWh par rapport à l’entraînement pneumatique. Au tarif industriel de 2,5 BEF/kWh, cela représente une économie annuelle de plus de 58.000 BEF (1.453 euros/an).

Conclusion
Il est évident que l’hydraulique à eau obtient un excellent score en matière environnementale. Un tour de table auprès des sociétés ayant franchi le pas, nous le démontre. D’un point de vue énergétique, l’hydraulique à eau présente surtout des avantages par rapport aux systèmes pneumatiques. n
Remerciements à Daniel Titeka, Danfoss
www.danfoss.be