Les ondes électromagnétiques : un moyen de transfert d’énergie pour les procédés industriels
Les transferts conventionnels de chaleur (convexion, conduction) sont très rapidement limités en efficacité dès lors qu’il s’agit de traiter des produits isolants thermiques, volumineux, et thermosensibles. Dans ces cas les installations sont généralement de taille importante et les niveaux de production ne sont atteint qu’au prix d’une consommation énergétique prohibitive.
Le surenchérissement inexorable des tarifs de l’énergie associé à l’avènement de futures « taxes carbone », redonne une grande partie de leur intérêt aux énergies « radiantes ».
Pionnier dans leur utilisation, le CETIAT reste le seul organisme en Europe qui regroupe sur un même site, les moyens matériels et humains pour les mettre en œuvre au stade d’essais d’orientation, puis d’aide au développement à l’échelle pré-industrielle.
Plusieurs technologies sont regroupées sous le vocable
« énergies radiantes » :
- Les ultraviolets (UV) : utilisés pour des traitements généralement de surface (faibles pénétration), ils déclenchent des réactions photochimiques
- Les infrarouges (IR)
- Les micro-ondes (MO)
- Les hautes fréquences (HF)
Le choix entre les technologies radiantes est effectué en tenant compte de l'opération à réaliser, de la géométrie du produit à traiter, de sa nature physico-chimique, de la puissance de l'installation et du rendement du transfert thermique, fonction de la fréquence.
Intérêts des énergies radiantes
Les énergies radiantes présentes des avantages spécifiques qui sont mis à profit dans des procédés industriels. Parmi ces avantages on peut citer :
- Le transfert direct de l'énergie entre la source d’émission et le produit sans « fluide » intermédiaire, l’énergie rayonnée ne se dégrade en chaleur qu’au niveau du matériau plaçant ainsi ces technologies aux premiers rangs de celles qui présentent la meilleure efficacité énergétiques
- Le transfert de densité de puissance élevée en surface (ultraviolets (UV) et infrarouges (IR)) ou en volume (hautes fréquences (HF) et micro-ondes (MO))
- Une focalisation possible ou une sélectivité de chauffage sur certains éléments de surface ou de volume des matériaux soumis au rayonnement
- Une régulation de chauffage très souple en raison des faibles inerties de transfert d’énergie (quelques secondes en infrarouges (IF) et ultraviolets (UV), quelques fractions de secondes en hautes fréquences (HF) et micro-ondes (MO)) avec des dynamiques de variation de puissance élevées. Ce type de régulation reste l’outil idéal pour maitriser la qualité des produits, et optimiser les consommations énergétiques
Ainsi, les procédés utilisant ces types énergies se caractérisent par une productivité élevée. Les forts niveaux de densités de puissance susceptibles d’être transférés par les matériaux soumis au rayonnement rendent de ce fait les installations plus compactes.
Les énergies radiantes trouvent aujourd'hui dans la plupart des secteurs industriels des applications aussi diverses que le séchage (papier, textile, bois...), la cuisson (peintures, émaux, produits alimentaires...), la polymérisation (colles, résines…), le tempérage ou la décongélation, les traitements de surfaces.
Nota important : les ondes électromagnétiques n'ont pas d’action mécanique sur la matière et son environnement. Si par exemple elles permettent de porter de l’eau à sa température d’évaporation, elles ne peuvent pas évacuer la vapeur ainsi générée. Judicieusement couplées à des moyens de traitement thermique conventionnel, on assiste généralement à un effet synergique d’une rare efficacité.
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Représentation du spectre électromagnétique
