Projet : Nettoyage en place automatisé

UE MU5CI823-Optimisation, contrôle et digitalisation des procédés

GROUPE 7

Membres du projet : Inès Dridi, Abdelkerim Hissein, Riad Aberkane, Yousra Lasmi

Promotion : M2 Chimie parcours Ingénierie Chimique

Date de début du projet : 14 octobre 2025

Date de fin estimée du projet : janvier 2025

1. INTRODUCTION :

Le projet « NEP automatisé » consiste à concevoir un prototype de système de nettoyage en place à échelle réduite, piloté par une carte Arduino Uno. L’objectif est de reproduire, de manière pédagogique, automatisée et sécurisée, un procédé industriel de nettoyage des équipements de procédé (cuves, tuyauteries) en utilisant uniquement des produits non dangereux et alimentaires (eau, vinaigre blanc et liquide vaisselle). Dans un contexte industriel, la maîtrise des opérations de nettoyage est essentielle pour garantir la qualité des productions, limiter les contaminations croisées en réduisant les interventions manuelles et optimiser la consommation d’eau.

Pour des raisons pratiques et en concertation avec Monsieur Pulpytel, ce projet fut simplifié : il consiste maintenant à concevoir et automatiser un procédé expérimental ayant pour objectif d’étudier l’efficacité de cycles successifs de lavage à l’eau d’une cuve contenant initialement du chlorure de sodium (NaCl). L’enjeu principal est de déterminer, de manière automatique, après combien de cycles de remplissage et de vidange la cuve peut être considérée comme propre, c’est-à-dire lorsque la conductivité de la solution extraite devient inférieure à un seuil défini.

2. MATÉRIEL UTILISÉ :

2.1 Réactifs

Les réactifs de ce procédé sont le chlorure de sodium NaCl et l’eau H₂O :

- NaCL est introduit manuellement dans la cuve au début du procédé et se dissout dans l’eau lors des cycles de remplissage. Son élimination est suivie indirectement par la mesure de conductivité, proportionnelle à la concentration ionique.

- H₂O est l’unique agent de lavage stocké dans un bac et envoyé à travers une pompe dans la cuve contenant NaCl.

2.2 Composants du procédé

- Cuve représentant un réacteur : petit récipient où l’on introduit le NaCl. La cuve est équipée d’un détecteur de niveau bas (LSL) et d’un détecteur de niveau haut (LSH).

- Bac d’alimentation en eau : Alimenté manuellement, il contient l’eau destinée au remplissage de la cuve.

- Bac de récupération : Récupère les eaux salées issues de la vidange.

- Pompes de 12V :

• P1 : Pompe de remplissage permettant de transférer l’eau propre du bac d’alimentation vers la cuve.
• P2 : Pompe de vidange permettant de vidanger la cuve vers le bac de récupération et entraîne l’effluent vers le conductimètre.

- Capteurs de niveau :

• LSH : Level Switch High qui détecte le niveau haut dans la cuve → arrêt du remplissage.
• LSL : Level Switch Low qui détecte le niveau bas → arrêt de la vidange et déclenchement de la mesure de conductivité.

- Conductimètre : Placé sur la ligne de vidange entre la pompe P2 et le bac de récupération, il mesure la conductivité de la solution, indicateur direct de la concentration en NaCl. Il sert ainsi de critère final d’arrêt du procédé lorsque la valeur mesurée devient inférieure au seuil de propreté.

• Un Arduino Uno, un module relais et un écran LCD pour le contrôle et le suivi.

3. AVANCEMENT DU PROJET

- 14 octobre 2025 – Choix du sujet
L’équipe a sélectionné le thème du projet, portant sur la conception et l’automatisation d’un système de rinçage à l’eau et de nettoyage au liquide vaisselle et au vinaigre banc.

- 17 octobre 2025 – Envoi du sujet retenu
Le choix final du sujet a été transmis à l’enseignant pour validation.

- 24 octobre 2025 – Sélection des composants
Remise du document recensant l’ensemble des composants nécessaires, accompagnés de leurs spécifications techniques détaillées ainsi que des fournisseurs référencés.

- 27 au 31 octobre 2025 – Élaboration du P&ID et du GRAFCET
Production des premières versions du schéma d’instrumentation (P&ID) et du GRAFCET définissant le cycle automatisé.

- 7 novembre 2025 – Organisation du travail au FabLab
Répartition de l’équipe en binômes afin d’optimiser la présence lors des créneaux disponibles au FabLab :
• un groupe assigné au mardi après-midi,
• un second groupe assigné au jeudi après-midi.

- 17 novembre 2025 – Récupération du matériel et échanges techniques
Collecte des différents éléments matériels, inscription au FabLab et ajustements du procédé suite aux remarques et recommandations de Monsieur Pulpytel.

- 22 novembre 2025 – Finalisation des documents techniques
Établissement des versions finales du P&ID et du GRAFCET, intégrant toutes les modifications demandées :

• 24 novembre 2025:

Réalisation du PID, Description du fonctionnement du système, familiarisation avec les équipements 

Fonctionnement du système: 

1. Vérification de l’alimentation en eau
   S’assurer que la cuve d’alimentation est correctement remplie avec de l’eau propre destinée au cycle de nettoyage.

2. Sécurisation de l’installation
   Confirmer que l’ensemble des pompes est à l’arrêt avant le lancement de la procédure.

3. Contrôle de l’état du réacteur
   Vérifier que le réacteur est entièrement vide. Le niveau bas (LSL) doit indiquer 0, signifiant l’absence d’eau résiduelle.

4. Lancement du cycle de nettoyage

   • Mettre en marche la pompe d’alimentation (Pompe 1).

   • Maintenir la pompe d’évacuation (Pompe 2) fermée.
     Le réacteur se remplit jusqu’à atteindre le niveau haut (LSH).
     À ce seuil, arrêter la Pompe 1.

5. Phase d’agitation
   Activer le système d’agitation afin d’assurer une solubilisation des dépôts de sel.
   L’agitation est maintenue pendant une durée définie. 

6. Arrêt de l’agitation
   Une fois le temps de brassage écoulé, arrêter le dispositif d’agitation.

7. Mesure de la conductivité in situ
   Effectuer une mesure de conductivité directement dans le réacteur afin d’évaluer la concentration résiduelle en sel dissous.

8. Vidange du réacteur

   • Ouvrir la Pompe 2 pour procéder à la vidange complète.

   • Arrêter la vidange lorsque le niveau bas (LSL = 0) est détecté.

9. Évaluation de la qualité du nettoyage
   Comparer la conductivité mesurée avec la valeur de référence.

   • Si la conductivité est supérieure au seuil défini, un nouveau cycle de nettoyage est automatiquement déclenché.

   • Si la conductivité est inférieure ou égale au seuil, le système s’arrête : le nettoyage est considéré comme conforme.