Ingénierie de la fiabilité à l'appui d'un environnement amélioré

Mar 15, 2023

Les diagrammes circulaires (image 1) sont populaires car ils transmettent beaucoup d'informations en un seul coup d'œil. La répartition relative des causes de défaillance des composants importants de la machine peut être tirée de ces tableaux. À titre d'exemple, les remplacements de soupapes ont été en tête de liste des composants des compresseurs à pistons pendant des décennies, mais les soupapes à clapets plus efficaces et très fiables d'aujourd'hui n'étaient pas reflétées dans ces tableaux. Les problèmes de vannes ont un impact sur l'environnement et, comme les joints mécaniques, font partie des nombreux exemples où le manque de fiabilité des composants entraîne la sécurité, la rentabilité et de graves problèmes environnementaux. Les travaux décrits dans cet article offrent des données quantitatives importantes à cet effet.

En regardant les graphiques circulaires plus anciens pour les pompes de process, nous constatons généralement que les joints mécaniques échouent plus souvent que les roulements à éléments roulants. Pourtant, les défaillances des joints en plus des événements de détresse des roulements pourraient n'être valables qu'à l'usine A. L'usine B aurait peut-être eu l'expérience inverse car ses joints mécaniques étaient assortis à des plans de rinçage soigneusement sélectionnés qui contrôlaient les températures des faces d'étanchéité. Il y a de fortes chances que le fournisseur de joints de l'usine B reçoive des primes pour avoir obtenu une longue durée de vie des joints, tandis que l'usine A s'est associée à un fournisseur qui a fourni de nombreux joints mécaniques bon marché et n'a prêté que peu d'attention aux meilleurs systèmes de rinçage disponibles. Par conséquent, le diagramme circulaire de l'usine B serait composé de tranches différentes de celles de l'usine A.

Les meilleures installations de leur catégorie excellent en utilisant habilement l'ingénierie de la fiabilité (ER), une science appliquée basée sur l'expérience qui prolonge la sécurité et la durée de fonctionnement de l'équipement avant qu'un temps d'arrêt ne devienne nécessaire pour l'entretien ou la réparation. Dans les installations RE, les ingénieurs étudient les possibilités de mettre à niveau les composants vulnérables, même dans les machines modernes. Cet article aborde brièvement le sujet et se penche sur les raisons importantes pour lesquelles les dirigeants de l'industrie jugent désormais bon de lier la fiabilité accrue des équipements et les efforts fructueux pour ralentir - et même, espérons-le, arrêter - le réchauffement climatique.

Deux principes directeurs des leaders de l'industrie ont du sens :

En conséquence, les professionnels compétents prennent plaisir à réfléchir aux progrès significatifs qui ont été récemment réalisés en Europe et trouvent utile d'examiner les données bien quantifiées publiées par un fabricant de joints d'étanchéité leader du secteur basé au Royaume-Uni en 2021. Je crois fermement que ses actions valent la peine d'être imitées, et voici pourquoi.

Il a été estimé que l'utilisation de produits de base à faible coût au lieu de joints mécaniques mieux conçus augmente les fuites des joints individuels par des facteurs pouvant atteindre 21. Il a été dit que les produits sujets aux pannes profitent à quelques-uns, tandis que les produits fabriqués profitent à beaucoup plus de personnes. Les mandats réglementaires en vigueur diffèrent selon l'emplacement et le site, et même des émissions relativement élevées sont autorisées dans certaines juridictions. Cependant, le bon sens nous dit que les déficiences de la qualité de l'air causent des problèmes de santé. Les cas d'asthme et d'emphysème vont augmenter et une visite à l'aile pulmonaire d'un grand hôpital pour enfants peut aider à vaincre l'indifférence.

L'expérience montre que la plupart des pompes de process de l'industrie sont achetées pour des projets qui confient la sélection des pompes à des entrepreneurs en ingénierie, approvisionnement et construction (EPC). Les contrats EPC définissent les tâches du secteur privé sur les projets d'infrastructure à grande échelle et complexes. De nombreux projets de ce type sont financés par des budgets étroitement définis, et les EPC prennent note des économies perçues lorsque deux pompes par service sont installées. Étant donné que l'une des deux pompes fonctionne et que la seconde est en réserve ou en réserve, il est supposé que l'une des deux sera toujours disponible. La fiabilité ne reçoit pas beaucoup d'attention à moins que les professionnels du propriétaire n'aient identifié, justifié les coûts et spécifié certains composants de mise à niveau obligatoires.

Par exemple, les joints protecteurs de boîtier de palier avec joints toriques mobiles axialement ou en diagonale (image 2) font partie de plusieurs mises à niveau fortement recommandées pour les pompes de process. Une durée de vie de la pompe considérablement prolongée est obtenue avec des méthodes d'application de lubrifiant telles que le brouillard d'huile pure. À peu de frais supplémentaires, les embranchements de brouillard d'huile fourniraient de l'huile atomisée aux roulements des moteurs électriques, reléguant au passé le regraissage périodique et l'intrusion d'humidité dans l'équipement de secours. Les comparaisons en dollars américains ont montré que la lubrification à la graisse coûte 10 fois plus cher que le brouillard d'huile fourni par un système fermé une fois que des facteurs tels que le remplacement des roulements, la main-d'œuvre pour les tâches de regraissage et les dépenses pour les graisses de qualité supérieure ont été pris en compte.

De plus, moins de pannes de pompe entraînent moins d'incendies, protégeant ainsi les actifs physiques et environnementaux. Ces mesures de protection intéressent désormais autant les installations gérées de manière responsable. Les données de coût vérifiées sont à la fois disponibles et convaincantes.

Le réchauffement climatique est une réalité scientifique gouvernée par des faits que les avertis ne contesteront jamais. Les effets négatifs du réchauffement et l'évolution des conditions météorologiques ont contribué à des famines catastrophiques, à la destruction des forêts, à d'énormes pressions sur la vie marine, à des inondations catastrophiques et à la perte de biens humains et physiques. Tous ont été largement observés et rapportés par des chercheurs impartiaux. Heureusement, la réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2) par l'industrie moderne est possible aujourd'hui, et tirer parti de cette opportunité contribuera grandement à réduire l'action destructrice résultant du CO2 s'échappant librement dans l'enveloppe des gaz protecteurs entourant le globe habitable. Il y a des chiffres pour le prouver.

La terre a été conçue avec une végétation feuillue et des océans qui absorbent le CO2 de l'atmosphère et absorbent environ un tiers du CO2 créé par la combustion des combustibles fossiles et la déforestation. Cependant, à mesure que la concentration augmente, l'acidité augmente également et la vie marine en souffre.

Des émissions nettes de carbone nulles sont réalisables mais nécessitent la coopération des leaders de l'industrie. À cet égard, la société britannique AES Engineering Ltd. s'est démarquée lorsqu'en 2021, elle est allée au-delà de zéro net. En 2021, ses activités commerciales mondiales produisant du CO2e ("e" désignant des économies équivalentes) correspondaient à l'absorption de CO2 de plus de 18 millions d'arbres matures, selon les chiffres obtenus par la British Standards Institution (BSI), l'une des principales organisations de normalisation au monde.

L'empreinte carbone de l'industrie provenant des émissions directes, indirectes et de la chaîne d'approvisionnement et de valeur peut être définie. La couverture pertinente est divisée en périmètres d'émission. Les trois périmètres sont :

Dans ce qui pourrait être une première pour une grande société d'ingénierie, BSI a vérifié que les activités d'AES Engineering Ltd. ont généré des économies de CO2e de 464 000 tonnes (de 1 000 kg/2 204 lb chacune), résultant en un bénéfice net de 375 000 tonnes de CO2e. BSI a noté favorablement que les émissions de portée 3 dans la chaîne d'approvisionnement et de valeur étaient légèrement inférieures à 90 000 tonnes de CO2e.

Le record d'économies de CO2e du groupe équivaut à compenser les émissions de CO2e résultant de la production de 416 000 tonnes de ciment ou de 97 000 tonnes d'acier, ce qui équivaut à éviter la combustion de 150 000 tonnes de charbon. Pour mettre ces chiffres en perspective, un programme de capture du carbone récemment rapporté dans un incinérateur de déchets avancé à Oslo/Norvège coûtant (le tout en dollars américains équivalents) 1 070 millions de dollars devrait permettre d'économiser environ 400 000 tonnes de CO2e par an. Le gouvernement britannique investit actuellement un peu moins de 250 millions de dollars pour financer 4 000 bus à zéro émission qui devraient entraîner une réduction nette de 57 000 tonnes de CO2e par an. Ce chiffre équivaut à environ 15 % seulement des économies résultant des activités commerciales mondiales du groupe AES.

L'atteinte des Scopes 1, 2 et 3 l'année dernière a été calculée à 94 000 tonnes d'équivalent CO2 (CO2e). En plus d'acheter de l'énergie verte, d'installer des panneaux solaires et d'autres investissements environnementaux, le groupe a acheté 5 000 tonnes de compensations de CO2 auprès de programmes "gold standard", qui ont complètement neutralisé l'impact des émissions de Scope 1 et Scope 2.

Le groupe proposant des produits et services de fiabilité qui économisent l'énergie, l'eau et la pollution, l'impact de son « bilan carbone » est fortement positif à 375 000 tonnes de CO2 économisées. Dans le cas indiqué d'AES Engineering, les chiffres vérifiés de BSI ont montré que les émissions de portée 3 (mauvaises) provenant des fournisseurs de métal, de matières premières, d'équipements achetés, etc., ne représentaient qu'une fraction des émissions de portée 3 évitées par les activités de l'utilisateur.

AES a aidé ses utilisateurs finaux à réduire leurs émissions de CO2e, et les scopes 1 et 2 ont été neutralisés en achetant des compensations. Les (bonnes) émissions Scope 3 du groupe se sont auto-neutralisées puisque les professionnels du groupe ont permis d'éviter plus de CO2 généré par les utilisateurs que n'en a émis les fournisseurs des utilisateurs. En conséquence, les résultats sont allés au-delà du net zéro.

Les professionnels chevronnés de la fiabilité d'AES Engineering ont initialement soutenu l'objectif d'aller au-delà du zéro net d'ici 2029. Cependant, ils ont atteint cet objectif huit ans plus tôt que prévu grâce à un effort à l'échelle du groupe et à son engagement « 29by29 » d'investir 36 millions de dollars d'ici 2029 dans des projets respectueux de l'environnement. Plus de 8 600 000 $ ont déjà été engagés, mais AES Engineering a l'intention de continuer et continuera de soutenir une autre initiative très importante. Cette nouvelle initiative encourage l'industrie mondiale à donner la priorité aux investissements respectueux de l'environnement.

Le voyage pour prouver que les résultats étaient allés au-delà du zéro net n'a pas été facile. BSI a travaillé avec AES pour trouver une solution au calcul de l'impact net du groupe lorsque les scopes 1, 2 et 3 sont pris en compte. Ceci est vital car le contrôle des émissions de la chaîne d'approvisionnement dans l'industrie (scope 3) est essentiel si la terre doit atteindre l'objectif net zéro.

L'industrie mondiale doit montrer qu'elle a conscience de notre espace de vie. Dans les années 1950 et 1960, les entreprises étaient axées sur le capitalisme débridé et les profits. L'investissement "29by29" d'AES affirme que sa partie prenante la plus importante est la planète. En conséquence, il a pris des mesures concrètes pour éviter ou au moins limiter un rapprochement toujours plus proche des événements cataclysmiques imminents. Imitez l'AES et donnez l'alarme.

Les professionnels de la fiabilité compétents doivent croire fermement au leadership, et ils doivent maintenant l'exercer. Le moment est venu pour eux, en tant que professionnels dotés de principes et éthiques, de devenir les gardiens de contre-mesures responsables et réalisables. Accepter cette obligation de gérance sans plus tarder doit être l'effort le plus précieux de la profession. Considérez vanité et totalement futile que de s'attendre à ce qu'une planète torturée s'auto-guérisse comme par magie et surmonte miraculeusement la calamité existante. De nombreuses régions du monde connaissent des catastrophes au moment même où nous parlons, et ni attendre ni débattre sans fin de la question ne représentent des stratégies de réduction raisonnables.

Heinz P. Bloch réside à Montgomery, Texas. Sa carrière professionnelle a commencé en 1962 et comprenait des affectations à long terme en tant que spécialiste régional des machines d'Exxon Chemical pour les États-Unis. Ses plus de 800 publications comprennent 24 livres complets sur la gestion pratique des machines, l'analyse des pannes, la prévention des pannes, les compresseurs, les turbines à vapeur et les pompes. Il est titulaire d'un baccalauréat ès sciences et d'une maîtrise ès sciences (cum laude) en génie mécanique et est membre à vie de l'ASME.