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Auteur(s)
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Michel AUROY : Société Française du Génie des Procédés - Ancien directeur des relations industrielles et du développement de la société Rhône Poulenc Industrialisation
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Lire l’articleINTRODUCTION
La description d’un procédé, d’un équipement ou d’une installation à l’aide de schémas utilise un langage graphique symbolique, qui doit être commun et universel pour être compris de tous.
Le langage des schémas doit être commun aux différents métiers scientifiques qui contribuent à la conception et au développement du procédé : chimie, biochimie, physico-chimie, génie chimique, instrumentation, mécanique… mais aussi à tous les acteurs de l’entreprise, quels que soient leurs activités ou leur niveau d’exécution et de décision.
Le langage des schémas doit être universel. Les symboles graphiques, même s’il n’existe pas de norme internationale unique, doivent être suffisamment clairs et proches les uns des autres pour être utilisés et compris par tous les métiers, recherche, ingénierie, production, fabrication d’équipements… quelle que soit la langue parlée d’origine.
Les schémas sont en effet au cœur des méthodes de conception, de dimensionnement et de réalisation. Ils font partie intégrante du processus d’industrialisation, du laboratoire à l’usine, de la conception à l’exploitation et doivent être les outils employés par tous les intervenants. La qualité de cette activité est un des facteurs clés de succès à l’industrialisation.
L’objet de cet article est d’essayer d’initier chacun au langage des schémas et de proposer une méthode d’élaboration.
Après une brève présentation du processus d’industrialisation d’un produit et du procédé pour l’obtenir, afin de se placer dans le contexte industriel, quatre ensembles de schémas sont analysés :
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le schéma bloc ou schéma fonctionnel (en anglais « block diagram et en allemand « Grundfließbild »). Il permet de décrire les étapes chimiques et physiques du procédé et les flux matières et thermiques depuis les matières premières jusqu’au produit fini ;
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le schéma procédé ou schéma de circulation ou schéma des conditions opératoires (« process flowsheet » - « Verfahrenfließbild ») ;
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les schémas d’implantation ;
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le schéma tuyauterie et instrumentation ou schéma de construction (« piping and instrumentation diagram » ou « mechanical flowsheet » - « Rohrleitungs und Instrumentationfließbild ») avec les fiches de spécification des matériels.
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2. Schéma bloc
Le schéma bloc, ou schéma fonctionnel, est un document fondamental de la voie d’accès décrivant l’ensemble des enchaînements ou étapes (réaction, séparation, mise en forme…) qui conduisent des matières premières au produit fini.
Il est construit d’après un graphisme très simple constitué de blocs rectangulaires et de traits. Chaque bloc représente une fonction à assurer, d’où souvent le nom de bloc fonctionnel donné à ce schéma. Les traits, munis de flèches pour indiquer le sens de l’écoulement, représentent les flux de matières d’entrée, de sortie et de liaisons.
C’est un document qui permet de donner une vision claire des étapes et des paramètres essentiels du procédé, en partant des grandes lignes pour, progressivement, identifier et définir toutes les étapes (figure 3 puis figures 4 et 5).
Dans le cas d’un procédé continu, on précise à chaque bloc les paramètres de marche, les débits des flux, leur nature, les charges thermiques (figure 5).
On peut noter et souligner également les paramètres sensibles ou critiques et, en particulier, les éléments qui caractérisent les « verrous » ou « points durs » à résoudre pour développer le procédé.
Dans le cas d’un procédé discontinu (ou section de procédé), chaque étape est décrite à l’aide d’un diagramme séquentiel précisant le déroulement des opérations qui sont effectuées à cette étape, en fonction du temps et en précisant les quantités mises en jeu (figure 6, page 6).
Le contenu des diagrammes séquentiels varie en fonction de l’avancement des études. Nécessairement très simplifié au début et ne tenant compte que des durées globales par phase, le schéma s’enrichit, incluant temps de chargement et de déchargement, profils réactionnels, profils thermiques, profils rhéologiques…
Au début de l’industrialisation d’un procédé, le schéma bloc est l’outil le plus pratique pour analyser et concevoir une voie d’accès. Tout choix d’équipement est en général...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COOPER (R.-G.) - Winning at new products. - 2e édition : Accelerating the process from idea to launch. Addison - Wesley Publishing Company (1997).
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(2) - VANDAMME (M.-N) - Coûts des investissements industriels. Méthode d’estimation. - A 8 070. Techniques de l’Ingénieur. Traité l’Entreprise industrielle (1996).
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(3) - AUSTIN (D.-G.) - Chemical engineering drawing symbols. - George Godwin Limited. Londres (1979).
NORMES
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Tuyauteries, composants de tuyauteries et appareils des processus industriels. Représentation symbolique. Partie 1 : principes de base. - NF E 04-202-1 - Août 1996
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Tuyauteries, composants de tuyauteries et appareils des processus industriels. Représentation symbolique. Partie 2 : tuyauterie et raccordements. - NF E 04-202-2 - Déc. 1996
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Tuyauteries, composants de tuyauteries et appareils des processus industriels. Représentation symbolique. Partie 3 : organes d’entraînement mécanique et de déplacement des fluides. - NF E 04-202-3 - Déc. 1996
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Tuyauteries, composants de tuyauteries et appareils des processus industriels. Représentation symbolique. Partie 4 : matériels thermiques. - NF E 04-202-4 - Déc. 1996
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Tuyauteries, composants de tuyauteries et appareils des processus industriels. Représentation symbolique. Partie 5 : séparations des produits sans transfert de chaleur. - NF E 04-202-5 - Août 1997
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Tuyauteries, composants de tuyauteries et appareils des processus industriels. Représentation symbolique. Partie 6 : séparation des produits avec transfert de chaleur. - NF E 04-202-6 - Août...
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