Réduction de 80 % des coûts de consommation d’électricité

Le coût de l'énergie est sur toutes les lèvres et les possibilités d'économie sont limitées. BRECOroll, innovation de la société BRECO Antriebstechnik à Porta Westfalica, ouvre à l'industrie une voie vers une réduction significative de la consommation d'énergie et vers des moteurs d'entraînement plus petits et moins chers dans les installations à longues transmissions par courroie de transport.

Les courroies dentées utilisées pour les tâches de transport des matériaux sont en général très longues. Le brin de charge de la courroie repose presque toujours sur un rail porteur permettant de guider latéralement la courroie et d’absorber le poids des pièces posées sur la courroie et de la courroie elle-même. Cela crée des frottements entre la courroie et le rail de support.

La plus grande partie de la puissance d’entraînement est utilisée pour venir à bout de ce blocage propre au système. Les forces exercées sur l’entraînement sont alors importantes, ce qui produit de la chaleur et un mauvais rendement pendant le fonctionnement.

Les courroies dentées pour le transport de matériaux sont donc revêtues en standard d'un tissu sur la face dentée. Cela réduit le coefficient de frottement entre la courroie dentée et le rail porteur de μ=±1,0 auf μ=0,5 à 0,6. Avec une diminution de moitié des frottements, les courroies dentées atteignent des kilométrages élevés avec une faible usure. Il subsiste toujours une consommation d'énergie significative, due aux frottements entre la courroie dentée et le rail porteur.

En raison de la faible puissance d'entraînement des moteurs, de 0,38 à 2 kW, la consommation d'énergie n'a pas fait l'objet d'une attention particulière dans la pratique jusqu'à présent. C’est une erreur d'appréciation, comme le montre un petit exemple de calcul :

Pour un convoyeur qui doit transporter 20 pièces de 10 kg chacune, soit une charge totale de 200 kg, à v=1 m/s, la dissipation d’énergie ou le coefficient de frottement Pᵥ est :

Pᵥ=μ ∙ m ∙ g ∙ v

    =0,5 ∙ 200 kg ∙ 10 m/s² ∙ 1 m/s

    =1 kW

Les motoréducteurs à vis sans fin généralement utilisés ont un rendement global d'environ 0,75. Le rendement de l'entraînement par courroie (sans rail porteur) peut être négligé dans ce cas. Dans notre exemple, le moteur doit donc fournir 1,0 kW/0,75 = 1,33 kW pour le coefficient de frottement entre la courroie et le rail porteur. En fonctionnement à un poste, le temps de fonctionnement annuel des machines est d'un peu plus de 1.600 heures, en tenant compte des valeurs moyennes pour les jours fériés, les congés, les congés maladie, la maintenance, etc. La consommation annuelle d'électricité due aux frottements s'élève ainsi à 2.133 kWh par entraînement à courroie en fonctionnement à un poste. Cela correspond à peu près à la consommation annuelle d'électricité d'un ménage de deux personnes. Avec plusieurs transmissions par courroie et un fonctionnement à 2 ou 3 postes, la puissance dissipée augmente à un niveau auquel il faut faire attention pour des raisons de coûts d'exploitation et d'empreinte carbone. Quelle est la solution ?

L'idée de transférer les forces exercées par le poids dans le rail porteur non pas par un sommet de dent coulissant mais par des galets est évidente mais sa solution n'est pas simple. Les conceptions avec des galets dans le rail porteur se sont révélées trop chères et préjudiciables au fonctionnement de la courroie dentée. La solution: intégrer les galets dans la dent de la courroie.

La position des galets doit respecter une condition de base : ils doivent dépasser du sommet de la dent, afin que ce soient les galets et non les sommets de la dent qui reposent sur le rail porteur. Toutefois, pour éviter que les galets soulèvent la courroie dentée lors de leur engrènement sur la poulie et provoquent ainsi des forces de contrainte élevées, la T20 a été spécialement choisie. La courroie dentée en T est un support avec espace. Le sommet des dents de la courroie ne touche pas la base des dents de la poulie. Pour T20, cet espace est de 0,8 mm. Le galet peut ainsi dépasser du sommet de la dent de quelques dixièmes de millimètre et assumer sa fonction de dissipation des forces sur le rail porteur. Dans la poulie, le galet « flotte » pour ainsi dire librement dans l'espace entre les dents. Le diamètre du galet est dimensionné de manière à ce qu'il ne dépasse pas du flanc des dents de la courroie. Ainsi, la BRECOroll T20 fonctionne parfaitement dans n'importe quelle poulie standard. Par ailleurs : les éléments de traction ne sont pas interrompus par le galet.

BRECOroll offre un coefficient de frottement de +-0,1 et ne provoque donc que 20 % de la puissance dissipée initiale (0,2 kW) par rapport à une courroie dentée à revêtement PAZ. Dans notre exemple de calcul, BRECOroll permet d'économiser 1.706 kWh par courroie sur les 2.133 kWh annuels en fonctionnement à un poste. Et : le moteur d’entraînement peut être dimensionné à une valeur inférieure de 0,93 kW (0,8 kW/0,75).

BRECOroll peut être utilisée avec des vitesses maximales d’1 m/s et des charges surfaciques maximales de 3 kg par galet (3kg/ 40 cm²). Pour la plupart des tâches de transport des matériaux, ces limites sont amplement suffisantes dans des processus de fabrication automatisés. Du fait que la base de BRECOroll est une courroie dentée T20 standard, il s'agit d'un produit qui a été testé des centaines de milliers de fois et qui, grâce à la réduction de la puissance dissipée, aide les exploitants à réduire les coûts d'exploitation et l'empreinte carbone de leurs installations.

Garbsen, le 11/05/2023
Mulco-Europe EWIV