Le groupe Colas, entreprise française de travaux publics, et la Société alsacienne de recyclage de matériaux (SARM) ont sollicité des étudiants de l'INSA de Strasbourg pour répondre à la problématique de mesure d’humidité de granulats dans les centrales de production d’enrobage. Le but du projet était d’industrialiser une sonde de mesure d’humidité de granulat, visant à optimiser la fabrication d’enrobé pour les routes. Dans le contexte actuel où les industries font face à une augmentation constante des coûts des produits pétroliers, cette sonde permettra de mieux doser les matériaux et économiser du bitume, tout en améliorant la qualité de l’enrobé produit.
COLAS
Colas est une entreprise mondiale de construction spécialisée dans les travaux publics, couvrant la conception, la construction, et la maintenance de routes, autoroutes, pistes d’aéroports, voies ferrées, ponts, et tunnels.
SARM
Le site de SARM de Strasbourg est une centrale de production d’enrobage continue appartenant au groupe Colas.
Contexte
La centrale de production d’enrobage de SARM, située à Strasbourg, produit de l’enrobage à partir de granulat (blanc ou recyclé) et du bitume. Les granulats sont d’abord pré-dosés par des trémies de dosage puis sont acheminés vers un tambour sécheur via des convoyeurs pour être séchés. Les granulats sont ensuite mélangés à du bitume chaud dans un malaxeur pour les enrober. L’enrobé est alors acheminé dans des silos d’entreposage pour le chargement des camions.
Problématique
Le granulat humide perd son eau après séchage et devient plus léger. Par exemple 100 tonnes de granulat avec un taux d’humidité de 5% ne représenteront que 95 tonnes en sortie du tambour sécheur. Il est donc nécessaire de compenser en granulat lors du pré-dosage. Souvent les déficits de granulat sont compensés par l’ajout de bitume dans l’enrobé, ce qui engendre des dépenses supplémentaires dans la fabrication de ce dernier. Dans le contexte actuel, où les industries font face à une augmentation constante des coûts des produits pétrolier, le projet consiste à réaliser des économies de bitume et éviter les gaspillages.
L’objectif est double :
- Limiter le gaspillage de bitume
- Garantir la bonne qualité de l’enrobé produit
Travaux préliminaires
Dans le cadre de leur formation à l’INSA de Strasbourg, des étudiants des années précédentes ont travaillé sur l’élaboration d’un capteur d’humidité de granulats via une mesure capacitive. Le but était de placer une plaque métallique de part et d’autre d’un convoyeur acheminant des granulats faisant office de condensateur de mesure. Les étudiants ont montré des résultats encourageants. Ces derniers ont opté pour l’utilisation d’un pont de Wien pour évaluer la capacité du condensateur.
Conception
Le projet a pour but d’implanter un condensateur de mesure sur le convoyeur de dosage, spécifiquement sur la veine de sortie de la trémie. En plaçant une plaque de chaque côté du convoyeur, nous envisageons de mesurer la différence de permittivité du granulat. Cette méthode devrait permettre de déterminer le taux d’humidité du granulat par le biais d’une mesure capacitive. En effet, la capacité d’un condensateur est proportionnelle à la permittivité de l’isolant entre ses plaques.
Mesure
L’objectif principal était de quantifier la capacité du condensateur en fonction de l’humidité des granulats.
Pour déterminer précisément le taux d’humidité, ces derniers ont été pesés à sec avant d’être placés entre les plaques du condensateur. L’eau était ajouté tout au long des mesures
Résultats des mesures:
- Croissance quasi linéaire de la capacité par rapport au taux d’humidité des granulats
- Variation de capacité très faible
Carte électronique
Une carte électronique utilisant le principe du pont de Wien est à l’étude. Le but du circuit sera de mesurer avec précision les infimes variations de capacité du condensateur de mesure. En effet, lorsque du granulat humide traversera le condensateur, la capacité augmentera, ce qui déséquilibrera le pont de Wien et ainsi augmentera la tension à sa sortie. Une fois l’étalonnage réalisé, la tension de sortie nous donnera le taux d’humidité des granulats.
La carte sera équipée :
- de filtres analogiques pour supprimer les bruits parasites captés par les plaques,
- d’un circuit oscillateur pour alimenter le pont de Wien,
- d’un amplificateur de mesure pour exploiter les signaux de très faible de tension
Conclusion
Bien que le projet ne soit pas encore achevé, il a permis aux étudiants d’accroitre leurs connaissances sur la gestion d’un projet technique complet. Les prochaines étapes impliqueront des tests approfondis et des ajustements pour identifier des axes d’amélioration, couvrant divers aspects du projet. Ces propositions visent à rendre la sonde plus performante et fiable.