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Le géant léger

The world's largest polymer energy chain - many times lighter than comparable steel chains, effortlessly moves more than 100 kg per metre fill weight.

L'installation de traitement des boues a été conçue, construite et mise en service en 30 mois. Ses composants centraux sont un pont en arc et deux pompes hautes performances mobiles qui transfèrent les boues à l'aide d'épais tuyaux extrêmement robustes. C'est pour le guidage sûr de ces lourds tuyaux que la plus grande chaîne porte-câbles en polymères au monde est utilisée. Malgré son énorme masse de remplissage, cette chaîne garantit la longue durée de vie exigée de l'installation. Le constructeur de l'installation et le fournisseur des composants ont travaillé ensemble dès le début pour réaliser ce projet de grande envergure. Cette coopération précoce a porté ses fruits.

 

Des dimensions impressionnantes : le pont rotatif de l'installation de traitement des boues a une portée de près de 180 m.

 

Le port d'Anvers est le plus grand port de Belgique. Plus de 187 millions de tonnes de fret y ont été transbordées rien qu'en 2011. Ces chiffres en font l'un des plus grands ports d'Europe et du monde. « Les voies de navigation doivent toujours être libres pour que le transbordement puisse se faire sans problème et que les porte-conteneurs géants, par exemple, puissent être déchargés et chargés le plus rapidement possible », souligne Joury van Gijseghem de l'entreprise DEME. Cette entreprise belge s'est spécialisée, entre autres, dans l'entretien et le dragage des voies de navigation, la récupération des terres et les services off-shore pour le pétrole et le gaz.
 
La diminution constante, au fil du temps, de l'espace disponible pour le stockage des sédiments dragués rendit nécessaire la recherche de solutions nouvelles. L'entreprise portuaire communale d'Anvers et le gouvernement flamand ont alors décidé d'investir dans une installation de déshydratation mécanique des boues répondant aux dernières connaissances en matière d'écologie. Après le dragage des voies de navigation, les sédiments grossièrement triés sont pompés dans un tuyau sous pression les menant à l'installation de traitement située à 4 kilomètres où ils sont déshydratés mécaniquement, traités selon des critères respectueux de l'environnement et stockés. Quelque 500.000 tonnes de sédiments sont ainsi traitées tous les ans. Ce projet ambitieux a été baptisé « AMORAS » (pour Antwerp Mechanical Dewatering, Recycling and Application of Sludge). Un consortium d'entreprises portant le nom de « SeReAnt » et auquel DEME appartient a été chargé de la construction et de l'exploitation complète de l'ensemble.

Une sécurité opérationnelle de 15 ans

La conception et la construction de l'installation de traitement des boues ont duré une trentaine de mois et se sont achevées fin 2010. Elle est ensuite devenue opérationnelle et doit le rester pour une période d'au moins 15 ans. « Et ces 15 ans sont gravés dans le marbre », indique Joury van Gijseghem. En sa qualité de chef du projet, il est responsable de la planification et de l'exploitation de l'installation extérieure. « Tous les composants centraux ont été conçus pour cette période d'exploitation minimum. » Mais le profil des exigences va au-delà. L'installation de déshydratation est quasiment en service 365 jours par an, en continu. La sécurité de fonctionnement est primordiale. Il est impératif de limiter les temps d'arrêt à l'entretien nécessaire.
 
L'imposant pont en arc d'une portée de près de 180 m est la composante essentielle de l'installation de traitement des boues à l'extérieur. Deux pompes hautes performances mobiles, fonctionnant indépendamment l'une de l'autre, sont montées sur le pont rotatif. Ces pompes effectuent une course de près de 140 m à une vitesse maximale de 15 m/min et sont alimentées par une chaîne porte-câbles. Les pompes excavatrices aspirent chacune environ 600 m3 de sédiments ou de boues à l'heure dans le bassin de décantation placé en dessous et les transfèrent dans d'énormes tuyaux d'un diamètre de 300 mm jusqu'au lieu où ils seront traités. Les bassins ont quatre sections. Chaque section a une capacité d'environ 120.000 m3. Le guidage sûr des tuyaux sur toute la distance est assuré par une chaîne porte-câbles en polymères extrêmement robuste de la société igus®. Le modèle utilisé est une E4.350 sans entretien, à ouverture des deux côtés, de la série E4.1, une série très robuste qui a fait ses preuves dans de nombreuses applications. Elle a apporté la preuve de sa polyvalence dans des installations de compostage et de traitement des eaux usées, dans des machines-outils et des engins de chantier, dans les grues et le traitement du bois, pour n'en citer que quelques domaines.

Vue de détail du raccordement du tuyau de 300 mm à la pompe.

 

L'une des deux pompes mobiles du pont, avec son bras rabattu sur la photo. On y voit très bien le raccordement du tuyau et la chaîne porte-câbles glissante avec sa goulotte de guidage.

 
Des tests en conditions réelles

La plus grande chaîne porte-câbles en polymères du monde à ce jour, la E4.350 d'une hauteur intérieure de 350 mm et d'une largeur intérieure pouvant aller jusqu'à 1.000 mm, peut être utilisée sur des plateformes de forage pétrolier, dans des aciéries ou encore dans des machines lourdes. Elle est également résistante à l'usure, à la corrosion, aux huiles et à l'eau de mer. En amont de la prise de décision en faveur de ce modèle de chaîne, toute une série de tests a été effectuée en conditions réelles dans le laboratoire de tests igus®. Ces tests ont finalement confirmé que cette chaîne porte-câbles, de conception nouvelle à l'époque, pourrait être utilisée sans problème dans cet environnement exigeant. « Nous nous sommes surtout penchés sur le comportement des tuyaux remplis dans les conditions réelles d'exploitation », explique Sébastien Guillaso, Responsable de la division projets/ingénierie chaînes porte-câbles chez igus France. « Les changements de température et de pression causent une expansion du tuyau dans la chaîne qui va jusqu'à 60 cm. » “
 
Les tests ont montré que la chaîne porte-câbles n'a aucune difficulté à guider des charges volumineuses et lourdes. Le poids du tuyau rempli de boues et de sédiments est de l'ordre de 100 kg/m. Une structure spéciale à roulettes a été mise au point pour bien guider le tuyau dans la chaîne porte-câbles et pour minimiser l'usure mécanique résultant du mouvement. Ces roulettes réalisées en iglidur® J, un matériau optimisé en termes tribologiques, sont intégrées aux entretoises ouvrables. Légères, insensibles à la corrosion et à la saleté, elles veillent à un glissement sans problème au sein de la chaîne porte-câbles. Elles permettent aussi de réduire considérablement le frottement du tuyau sur la chaîne, un gage de stabilité pour le système. « Ici et dans des cas comparables dans lesquels nous souhaitons offrir à nos clients des solutions parfaitement adaptées, nous tirons une nouvelle fois profit du fait que nous mettons nous-mêmes au point des matériaux polymères spéciaux et que nous disposons ainsi du savoir-faire requis au sein de l'entreprise. La grande variété de matériaux polymères spéciaux disponible dans le domaine des chaînes porte-câbles et des paliers, combinée à la présence de notre laboratoire de tests, nous permet de procéder à des tests rapides en conditions réelles et d'en tirer la meilleure solution pour le client ». De ceci, Sébastien Guillaso est convaincu.
 
« Ce qui nous a aussi convaincus, c'est le fait que le système de chaînes porte-câbles soit très compact », se souvient Joury van Gijseghem. « C'était très important pour nous, d'une part parce que nous devions héberger des câbles d'entraînement en plus des tuyaux et que la place que nous pouvions offrir était limitée. D'autre part, la chaîne en polymères est beaucoup moins lourde qu'une chaîne en acier. On a besoin d'une force motrice beaucoup moins élevée pour la tirer d'une extrémité du pont à l'autre et le poids du pont rotatif s'en trouve lui aussi réduit. %. Nous pouvons utiliser de plus petits moteurs, par exemple. Ceux-ci sont d'une part moins chers et ils permettent d'autre part de réduire encore la charge sur le pont. Autant de points importants en termes de rendement. »
 
Sont utilisés, en plus de la chaîne porte-câbles, une goulotte de guidage en aluminium insensible à la corrosion et des points mobiles flottants. Ces derniers servent à compenser les éventuels décalages latéraux. La chaîne porte-câbles, qui contient tuyaux et câbles, est toujours guidée de manière sûre sur toute sa longueur et peut affronter les intempéries. Aucun dysfonctionnement n'a été signalé jusqu'à présent en dépit de conditions d'utilisation difficiles dans un milieu qui ne l'est pas moins.

Une sécurité opérationnelle accrue grâce à la surveillance automatique

L'exploitant de l'installation a décidé de faire appel à un système de surveillance PPDS (pour Push Pull Force Detection, détection des forces de poussée et de traction) afin d'augmenter la sécurité opérationnelle du pont. Cet outil de diagnostic, qui a fait ses preuves notamment sur les courses longues, mesure en continu les forces de poussée et de traction agissant sur la chaîne porte-câbles et les compare à une valeur cible calculée. En présence d'un dysfonctionnement, l'installation s'arrête automatiquement à titre préventif afin d'éviter tout dégât.
 
« Nous pouvons consulter à tout moment les données précédemment enregistrées sur notre serveur », confirme le responsable du projet. « Nous sommes toujours du côté de la sécurité et, en cas de besoin, nous avons suffisamment de temps devant nous pour programmer des tâches d'entretien et de remise en état. » “

Une compétence avérée pour la gestion de projets

La décision en faveur du système de chaînes porte-câbles en polymères relativement légère a été vite prise. Pendant toute la phase d'ingénierie et dès son début, les deux entreprises ont travaillé ensemble sur une base de confiance mutuelle. Pour le processus complexe de conception de la structure du pont par exemple. Une grande quantité de plans de construction a été mise à disposition sans grandes formalités à mesure que le projet avançait. Les tests étendus préalablement effectués dans le laboratoire igus® ont aussi convaincu. « Le soutien constant dont nous avons bénéficié pendant ce projet de grande envergure a été la clé de son succès », affirme Joury van Gijseghem. « Ce sont nos efforts combinés du premier au dernier jour qui ont permis sa réussite. » “
 
L'entreprise chargée de la construction a aussi eu recours à l'expertise igus pour le montage. Le spécialiste des systèmes de chaînes porte-câbles a configuré et installé l'ensemble du système sur site, dans les délais impartis, avec son propre personnel. Le système a fonctionné dès le premier jour sans le moindre problème. « Nous n'avons jamais regretté d'avoir choisi une chaîne porte-câbles en polymères », souligne Joury van Gijseghem à titre de conclusion. « Intégrer le fournisseur du système au projet dès le tout début de celui-ci s'est aussi révélé être un grand avantage. Du tout début jusqu'à la réception du système, notre excellente coopération a largement contribué à mener le projet à bien sans grand problème. » “

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