Étude de cas : Optimisation des performances des autoclaves industriels et du rendement des produits

Problèmes identifiés

Les principaux problèmes relevés par les observations et les études analytiques exhaustives de l'atelier sont les suivants :

• Mouvement et instabilité de la bouteille : Mouvement involontaire de la bouteille pendant le cycle de stérilisation de l'autoclave rotatif causant des charges mécaniques inégales.

• Défaillance du joint du bouchon : Stress physique inégal et excessif sur les bouchons de bouteilles, entraînant une rupture excentrique du joint et une perte de produit.

• Différences de pression excessives : Cycles de pression et de température mal calibrés dans les autoclaves causant une contrainte excessive sur les joints des bouteilles.

• Inefficacités du séparateur : Les tampons de séparation existants présentent une rigidité et un délaminage insuffisants, ce qui entraîne un soutien inadéquat et une augmentation du mouvement des bouteilles.

Méthodes employées

BIODE a mis en œuvre une approche structurée de modélisation analytique et numérique :

1. Analyse du stress analytique :

   • Analyse détaillée des contraintes physiques et des différences de pression ayant une incidence sur l'intégrité de la bouteille.

   • Élaboration d'équations modélisant l'effet combiné de la pression de l'autoclave, de la température, du poids de la bouteille et de la distribution des charges mécaniques.

2. Modélisation et simulations numériques :

   • Développement de simulations 2D et 3D complètes par éléments finis pour modéliser avec précision la distribution des contraintes du bouchon et les interactions bouteille-séparateur.

   • Les simulations ont permis de visualiser l'impact du chargement inégal des bouteilles, de la déformation du séparateur et de la distribution des contraintes mécaniques.

3. Optimisation de la pression et du processus thermique :

   • Utilisation d'une modélisation thermodynamique avancée pour calibrer avec précision les profils de pression et de température de l'autoclave.

   • Intégration de données de capteurs en temps réel pour valider et affiner les prédictions du modèle, assurant ainsi des paramètres de fonctionnement optimisés.

4. Optimisation de la conception des séparateurs :

   • Conception et validation d'une nouvelle configuration de couche-tampon par modélisation numérique, améliorant considérablement la rigidité et la conformité de la bouteille.

   • Matériaux robustes sélectionnés (noyau en aluminium 3003-H14 et revêtement en élastomère de silicone) pour résister aux pressions de stérilisation et aux contraintes thermiques.

Solutions proposées

• Refonte du tampon de séparation : Mise en œuvre de tampons robustes à noyau en aluminium recouverts d'élastomère de silicone pour une rigidité structurelle accrue et une meilleure stabilité de la bouteille, réduisant considérablement le mouvement de la bouteille.

• Réglage fin du processus d'autoclave : Cycles pression-température calibrés avec précision et introduction d'une surveillance automatisée basée sur des capteurs pour gérer efficacement les différentiels de pression internes et externes.

• Contrôles de processus améliorés : Introduction d'une surveillance en temps réel et de contrôles adaptatifs pour les opérations d'autoclave, optimisant la gestion du stress dans toutes les phases de stérilisation, en particulier la montée en puissance et le refroidissement.

Résultats

• Réduction significative des défaillances de bouteilles : Diminution spectaculaire de l'incidence des défaillances des joints d'étanchéité et de la contamination du produit.

• Rendement accru du produit : Efficacité accrue du cycle d'autoclave, ce qui se traduit par des produits de haute qualité et des taux de rejet réduits.

• Économies de coûts : Maintien de l'infrastructure d'autoclave existante tout en améliorant le rendement, éliminant ainsi de nouvelles dépenses en immobilisations substantielles.

En conclusion

L'approche stratégique de BIODE, combinant une modélisation analytique détaillée, des simulations numériques et une refonte des matériaux, a permis de résoudre avec succès les défis opérationnels de longue date. L'optimisation a permis d'obtenir un processus de stérilisation en autoclave simplifié, rentable et très efficace, améliorant considérablement la fiabilité opérationnelle et la rentabilité globales.

BIODE Génie Conseil continue de stimuler l'innovation et l'efficacité dans le traitement industriel.

 

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