Surveillance du comportement mécanique d’un four à chaux en exploitation

L’un des sites de production de l’entreprise sucrière française Cristal Union, implanté à Bazancourt, dispose d’un four à chaux dédié à la déshydratation des pulpes et luzerne. Des fissures apparues à environ un quart de la hauteur de l’équipement s’élevant à environ 50m, sont la résultante d’une inclinaison présente sur l’ouvrage depuis plusieurs années. Le gestionnaire a choisi les solutions OSMOS pour placer le four à chaux sous surveillance structurelle afin de suivre l’évolution des désordres et apporter une expertise sur le comportement mécanique de l’ouvrage sous exploitation. En anticipant toute dérive structurelle grâce au monitoring structurel, l’exploitant est ainsi en mesure de mener les actions nécessaires pour garantir l’intégrité du four à chaux et la sécurité du personnel.

OSMOS permet d’optimiser l’exploitation de vos équipements industriels

Les équipements industriels sont exposés à des contraintes spécifiques liées aux conditions opérationnelles et à leur environnement. En combinant monitoring et ingénierie comportementale, il est désormais possible de connaître l’état de santé exact des structures, notamment les pathologies naissantes et leur évolution dans le temps, mais aussi de suivre l’impact de l’exploitation sur le comportement des équipements industriels et des structures de génie civil. Un tel suivi permet à terme d'optimiser l’exploitation et la maintenance de ces ouvrages stratégiques afin de garantir leur maintien en conditions opérationnelles et prolonger leur durée de vie.

Engagé dans la surveillance structurelle de nombreux ouvrages industriels, OSMOS a été missionnée par Cristal Union afin de fournir des informations concluantes et immédiates sur l’état du four à chaux, mises en lien avec les paramètres de production. Les résultats de l’étude permettront à l’exploitant de suivre en temps réel et en continu le comportement mécanique global de l’ouvrage, notamment l’évolution des désordres.

Un dispositif de monitoring structurel complet pour comprendre le comportement mécanique de l’ouvrage et maitriser les risques structurels

OSMOS a instrumenté le four à chaux à l’aide d’un dispositif de monitoring complet fonctionnant en temps réel et en continu. 12 Cordes Optiques et 3 sondes de températures ont donc été implantées sur les faces extérieures et intérieures à la base de l’ouvrage afin de suivre les déformations au niveau des appuis de la structure, de les corréler aux variations thermiques et d’identifier d’éventuelles modifications des efforts normaux. Ont également été installés en partie haute du four un accéléromètre, pour quantifier les vibrations et les déplacements de la structure, un inclinomètre biaxe, pour suivre l’évolution de l’inclinaison précédemment identifiée, et une station anémomètre-girouette afin de quantifier l’impact du vent sur les mouvements de l’ouvrage. Les fissures ont aussi été instrumentées à l’aide de 4 extensomètres pour suivre l’évolution de leur écartement. Afin de prévenir en temps réel les parties prenantes du projet de toute anomalie enregistrée sur la structure, le dispositif a également été couplé à un système d’alertes automatiques par SMS.

Grâce au monitoring structurel mis en œuvre par OSMOS sur le four à chaux, une accélération de l’inclinaison dans la direction Nord-Ouest a été observée sur le haut de la structure, du 11 au 14 décembre 2021, comme le révèlent le schéma et le graphique ci-dessous. Ce mouvement soudain d’une amplitude de 18cm a déclenché l’envoi d’alertes automatiques aux équipes d’ingénieurs d’OSMOS, qui ont préconisé une mise en sécurité immédiate de l’ouvrage. Celle-ci s’est traduite par une baisse de l’activité et la mise en place d’un haubanage pour préserver la stabilité structurelle de l’ouvrage et éviter tout dommage irréversible. Par la suite, les analyses ont montré que le phénomène est corrélé à la variation thermique liées à l’exploitation de l’équipement. En effet, la structure a tendance à s'incliner lorsque les températures augmentent à l’intérieur du four à chaux. L’ouvrage n’a repris que partiellement sa position initiale quand l’activité a cessé et que les températures ont baissé. Les Cordes Optiques installées à la base de la structure ont également enregistré des tendances de déformations au niveau des poteaux du four, elles aussi liées aux variations de température, bien qu’elles restaient de faible amplitude. Quant aux fissures, on a pu constater une légère fermeture au cours du mois de décembre et une stabilisation en janvier.

Représentation du sens d’inclinaison du four à chaux depuis le début du suivi (à gauche) ; Mesures d’inclinaison corrélées à l’évolution des températures enregistrées sur la structure (à droite)

Depuis la mise en place du haubanage, les mouvements d’inclinaison du four à chaux se sont atténués et progressivement stabilisés. En plus de sécuriser son équipement, l’exploitant industriel bénéficie d’informations concluantes et instantanées sur l’état de son ouvrage, notamment l’impact de l’exploitation sur son fonctionnement mécanique. Ainsi, l’expertise d’OSMOS est une aide précieuse pour les prises de décision à venir du groupe Cristal Union, qui est en mesure d’agir au bon endroit et au bon moment sur son ouvrage et d’adapter son usage, selon ses faiblesses structurelles.