le séchage industriel de bois dans l’ouest du canada ...©rences et...5 quelques développements...
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Luiz Oliveira
Groupe de Séchage et Énergie
Département de la Fabrication du bois de sciage
FPInnovations
Vancouver, C-B
25 Avril 2013
Ateliers-Conférence du CIFQ | Québec
Le séchage industriel de bois dans l’Ouest du Canada :développements et tendances
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Contenu
2
- Objectifs
- Revue des enjeux et des développements
- Le séchage industriel dans l’Ouest du Canada
- Futur
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3
- Objectifs
• Présenter un survol des développements technologiques en séchage
• Présenter un survol des technologies et des pratiques courantes deséchage dans l’Ouest du Canada
• VOUS fournir un cadre de référence qui vous permettra de :• Réfléchir sur les développements qui ont et qui n’ont pas été adoptés par
votre opération,• Revoir les technologies potentielles qui pourraient être implantées pour vous
aider à cibler différents produits et marchés
• Pour être utilisé à titre de référence et ‘espérons-le…’ pour générer desidées et débattre sur les besoins et les développements futurs destechnologies de séchage
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Introduction
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Besoins et enjeux…
Qu’est-ce qu’on (industrie) a fait ?
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Quelques développements significatifs en séchage du bois(histoire récente) - bois résineux
Années 50 et avant
Besoins / enjeux
- réduire les coûts de transport- sécher de grands volumes- sécher rapidement- Coûts faibles
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- grands séchoirs (~220Mpmp)- feu direct (gaz naturel)- arbres longitudinaux (300-500 pi/min)- trains doubles ou triples
Académique - programmes de séchage
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Quelques développements significatifs en séchage du bois(histoire récente) - bois résineux
Années 50 et avant Années 60
Besoins / enjeux
- réduire les coûts detransport- sécher de grandsvolumes- sécher rapidement- Coûts faibles
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- grands séchoirs(~220Mpmp)- feu direct (gaz naturel)- arbres longitudinaux(300-500 pi/min)- trains doubles ou triples
- séchoirs à la vapeur- développement deprogrammes de séchagepour différents produits etessences- séchoirs en continu
Académique - programmes de séchage - propriétés du bois
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Quelques développements significatifs enséchage du bois (histoire récente) - bois résineux
Années 70
Besoins / enjeux
- qualité- produits différents- essence- uniformité- crise énergétique
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- séchoirs à haute température- séchoirs par déshumidification- séchoirs sous vide- vitesse de ventilation plusélevées- inversion des ventilateurs- lestage des chargements
Académique
- physique du bois- conductivité thermique- coefficients de diffusion- perméabilité
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Quelques développements significatifs en séchage du bois(histoire récente) - bois résineux
Années 70 Années 80
Besoins / enjeux
- qualité- produits différents- essence- uniformité- crise énergétique
- qualité- productivité- coûts d’énergie- uniformité de l’humidité
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- séchoirs à haute température- séchoirs par déshumidification- séchoirs sous vide- vitesse de ventilation plus élevées- inversion des ventilateurs- lestage des chargements
- séchoirs multi-zones- contrôle de la température à la sortie- utilisation d’ordinateur PC pour lecontrôle- DTAB et taux d’évacuation- émissions acoustiques-contrôle du stress-retrait
- système par la pesée- système de mesure de l’humidité parrésistance et capacitance- séchoirs à l’huile thermique- statistiques- systèmes de récupération de la chaleur
Académique
- physique du bois- conductivité thermique- coefficients de diffusion- perméabilité
- transfert de masse et de chaleur- modélisation mathématique
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Exigences des clients
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Equilibrium Moisture Content - EMC(%)
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
JanM
arM
ayJul
SepNov
EM
C(%
) Vancouver
Osaka
Tokyo
Kochi
Kanazawa
Teneur en humidité d’équilibre – THE (%)T
HE
(%)
Janv. Mars Mai Juil. Sep. Nov.
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Composantes spéciales(maisons préfabriquées)
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Japon
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Uniformité de la teneur en humidité
11
Distribution
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
value
Cu
mu
lati
ve
dis
trib
uti
on
(%)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Pro
b(%
)
Distribution
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97
value
Cu
mu
lati
ve
dis
trib
uti
on
(%)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
Pro
b(%
)
Objectif
Dis
trib
uti
on
cum
ula
tive
(%)
Dis
trib
uti
on
cum
ula
tive
(%)
Valeur Valeur
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Quelques développements significatifs en séchage du bois(histoire récente) - bois résineux
Années 90
Besoins / enjeux
- compétition dans des marchés établis- nouveaux marchés- séchage de bois plus épais- produits de magasins à grande surface- clients exigeants- coûts- productivité- ciblé l’humidité du client (stabilité dimensionnelle)- autres matériaux (colombage d’acier)- produits de bois d’ingénierie- courbure (faible diamètre)- épidémie de dendroctone du pin- globalisation
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- séchage RF- séchage V/VS- systèmes de gestion de l’énergie- thermomètres humides électroniques- injection de vapeur- atomisation d’eau- bain de vapeur- triage à l’état vert- triage des essences- séchage à l’air- reséchage- simulation par ordinateur- vitesse de ventilation plus rapide (1200 à 1400 pi/min)- plus gros séchoirs (~430 Mpmp)
Académique - modèles mathématiques prenant pour compte les stress de séchage- contrôle du procédé par intelligence artificielle
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Future… sapin subalpin et dendroctone du pin
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Sapin subalpin (et baumier)
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Quelques développements significatifs en séchage du bois(histoire récente) - bois résineux
Années 00 et après
Besoins / enjeux
- traitement phytosanitaire- conservation de l’énergie- accroissement de la compétition- environnement- substitution des essences (présence accrue de sapin subalpin)- exigences de qualité plus strictes- crise du logement
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- mesure de l’humidité dans le séchoir- programme de traitement à la chaleur (générique et spécifique auséchoir/produit > cédules de 3 à 5 h- séchage en continu- lestage intégré au séchoir- main d’oeuvre mieux outillée- avancement dans l’électronique et la technologie des capteurs- ateliers de formation spécifique aux séchoirs- biomasse (séchoirs à l’huile thermique)- analyse comparative des pratiques de séchage- triage à l’état vert- triage après séchage- analyse des données >> tendances
Académique - modèles mathématiques prenant pour compte les stress de séchage- contrôle du procédé par intelligence artificielle
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Tendances
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Trendances
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Bain devapeur
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En résumé
Quelques développements significatifs en séchage du bois (histoire récente) - bois résineux
Années 50 et avant Années 60 Années 70 Années 80 Années 90 Années 00 et après
Besoins / enjeux
- réduire les coûts detransport- sécher de grands volumes- sécher rapidement- Coûts faibles
- qualité- produits différents- essence- uniformité- crise énergétique
- qualité- productivité- coûts d’énergie- uniformité de l’humidité
- compétition dans desmarchés établis- nouveaux marchés- séchage de bois plus épais- produits de magasins àgrande surface- clients exigeants- coûts- productivité- ciblé l’humidité du client(stabilité dimensionnelle)- autres matériaux(colombage d’acier)- produits de boisd’ingénierie- courbure (faible diamètre)- épidémie de dendroctonedu pin- globalisation
- traitement phytosanitaire- conservation de l’énergie- accroissement de lacompétition- environnement- substitution des essences(présence accrue de sapinsubalpin)- Exigences de qualité plusstrictes- crise du logement
Qu’est-ce qu’on a fait ?
- grands séchoirs(~220Mpmp)- feu direct (gaz naturel)- arbres longitudinaux (300-500 pi/min)- trains doubles ou triples
- séchoirs à la vapeur- développement deprogrammes de séchagepour différents produits etessences- séchoirs en continu
- séchoirs à hautetempérature- séchoirs pardéshumidification- séchoirs sous vide- vitesse de ventilation plusélevées- inversion des ventilateurs- lestage des chargements
- séchoirs multi-zones- contrôle de la températureà la sortie- utilisation d’ordinateur PCpour le contrôle- DTAB et taux d’évacuation- émissions acoustiques-contrôle du stress-retrait- système par la pesée- système de mesure del’humidité par résistance etcapacitance- séchoirs à l’huilethermique- statistiques- systèmes de récupérationde la chaleur
- séchage RF- séchage V/VS- systèmes de gestion del’énergie- thermomètres humidesélectroniques- injection de vapeur- atomisation d’eau- bain de vapeur- triage à l’état vert- triage des essences- séchage à l’air- reséchage- simulation par ordinateur- vitesse de ventilation plusrapide (1200 à 1400 pi/min)- plus gros séchoirs (~430Mpmp)
- mesure de l’humidité dansle séchoir- programme de traitementà la chaleur (générique etspécifique auséchoir/produit > cédules de3 à 5 h- séchage en continu- lestage intégré au séchoir- main d’oeuvre mieuxoutillée- avancement dansl’électronique et latechnologie des capteurs- ateliers de formationspécifique aux séchoirs- biomasse (séchoirs à l’huilethermique)- analyse comparative despratiques de séchage- triage à l’état vert- triage après séchage- analyse des données >>tendances
Académique - programmes de séchage - propriétés du bois- physique du bois- conductivité thermique- coefficients de diffusion- perméabilité
- transfert de masse et dechaleur- modélisationmathématique
- modèles mathématiquesprenant pour compte lesstress de séchage- contrôle du procédé parintelligence artificielle
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Optimisme
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Formation
• Besoins :
niveau de l’opérateur
technologie du bois
diagnostique
développement de cédules de séchage
programme universitaire
science et technologie du bois
business
ingénierie
design
optimisation de procédés
Focus futur
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Optimisme
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Procédé de séchage
• développement de programmes de séchage plus sophistiqués
• évaluation du séchage à l’air de certains produits, essences et saisons
• combinaison de techniques de séchage
• le séchage de bois trié
• le re-séchage de bois trié
• améliorer la séchabilité (HF, micro-ondes)
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Optimisme
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Équipements de séchage
• systèmes de contrôle qui utilisent l’intelligence artificielle (réseaux de neurones)
• usage des séchoirs continus
• le séchage V/VS et HF pour les produits de spécialité
• usage intensif des lecteurs d’humidité dans les séchoirs
• ventilateurs à vitesse d’air élevée (v > 1,200 pi/min [> 6 m/s] )
• utilisation de systèmes de récupération de la chaleur
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Optimisme
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Systèmes d’énergie
• remplacement des sources traditionnelles d’énergies → système de cogénération
• séchoirs à feu direct (utilisant de la biomasse)
• usage de biomasse dans les séchoirs chauffés à la vapeur ou à l’huile thermique
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Optimisme
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Technologies de triage
• triage avant séchage :
masse, teneur en humidité, propriétés électriques, rayon gamma, paramètrede séchabilité
• triage après séchage :
re-séchage
• triage des essences
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Optimisme
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Contrôle du procédé
• différence de température à travers le chargement (DTAB)
• systèmes multizones
• contrôle de la température de l’air à la sortie
• séchabilité (AI)
• suivi des contraintes en cours de séchage
Traitement à la chaleur
• développement de cédules
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Optimisme
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Recherche en séchage
• séchage à haute température (essences canadiennes)
• suivi des contraintes en cours de séchage
• relations bois-humidité
• contrôle de la qualité
• traitement à la chaleur
• modélisation par rapport à l’énergie
• propriétés physiques du bois de zones humides (sapin subalpin et pruche)
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Optimisme
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Recherche en séchage (suite)
• simulation 3-D du séchage et du développement des contraintes
• triage avant séchage
• haute fréquence
• pompes à chaleur haute température
• triage et séchage de bois affecté par le dendroctone du pin
• stratégies de pré-triage et de post-triage
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30
« Je ne voudrais jamais mourir pour mes convictions parce que je pourrais avoir tort. »I would never die for my beliefs because I might be wrong.
Bertrand Russell (1872 – 1970)
Thank you very much
Muito obrigado
Merci beaucoup