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7 juin 2001  |
Un problème industriel "chaud"
Une équipe interuniversitaire, dirigée par Mario Fafard, tentera de prolonger la durée de vie des cuves dans les alumineries d'Alcan
La compagnie Alcan et le Conseil de recherche en sciences naturelles
et en génie (CRSNG) investiront 1,3 million de dollars,
d'ici 2004, pour financer les travaux d'une équipe interuniversitaire
qui s'attaque à un problème industriel "chaud".
Douze chercheurs de la Faculté des sciences et de génie
de l'Université Laval, du Centre de recherche et de développement
d'Arvida, propriété d'Alcan, et de l'UQAC tenteront
de modéliser le réchauffement des cuves dans lesquelles
est produit l'aluminium, dans le but d'en prolonger la durée
de vie. L'équipe de recherche a effectué le lancement
officiel du projet le 1er juin, à Chicoutimi, en présence
des responsables d'Alcan et des membres du personnel qui collaboreront
aux travaux.
"Dans une aluminerie, une cuve a une durée de vie
moyenne de 2 500 jours", explique le responsable du projet,
Mario Fafard, professeur au Département de génie
civil et membre du Groupe interdisciplinaire de recherche en éléments
finis. "Alcan aimerait accroître la durabilité
de ses cuves à 4 000 jours." Comme une cuve peut coûter
jusqu'à 250 000 $, qu'une usine compte plusieurs centaines
de cuves et qu'Alcan possède 15 usines de fabrication d'aluminium
dans le monde, dont six au Québec, le projet pourrait entraîner
des économies substantielles. Ceci explique en bonne partie
pourquoi la multinationale investit 892 000 $ dans ce projet,
baptisé START-Cuve (Simulation thermo-électro-mécanique
appliquée aux réchauffements en régime transitoire
de cuves d'électrolyse). Le CRSNG y ajoute 404 000 $ dans
le cadre de son programme de "Subventions de recherche et
développement coopérative".
À 1000 degrés Celsius
Des études antérieures ont démontré
que les conditions de préchauffage électrique des
cuves ont une très forte incidence sur leur durée
de vie. "L'aluminium en fusion est versé dans les
cuves à une température de 1000 degrés Celsius,
signale Mario Fafard. Pour éviter un trop grand contraste
de température, il faut d'abord préchauffer les
cuves."
La modélisation de cette opération est complexe
parce qu'une dizaine de matériaux distincts composent les
différentes couches qui tapissent l'intérieur des
cuves. "Ces matériaux ont des propriétés
distinctes de sorte que la modélisation et la caractérisation
en laboratoire doivent prendre en compte des phénomènes
de nature thermique, électrique et mécanique, poursuitMario
Fafard. L'autre défi consiste à résoudre
un problème de grande taille. Les équations de calcul
par éléments finis, qui décrivent le système,
comportent entre 2 et 3 millions d'inconnues, ce qui exige des
méthodes et une puissance de calcul particulières."
La compagnie SUN Canada a fait don d'un ordinateur de 40 000 $
au projet START-Cuve pour permettre aux chercheurs de modéliser
la cuve. Par ailleurs, la Fondation canadienne pour l'innovation
a permis l'achat d'ordinateurs de haute puissance, via le CLUMEQ
(Consortium Laval, UQAM, McGill and Eastern Quebec for High Performance
Computing), qui permettront d'effectuer ces savants calculs.
Le modèle numérique qui sera mis au point par les
chercheurs permettra à Alcan d'évaluer l'impact
de différents scénarios de préchauffage sur
la longévité des cuves.
Outre Mario Fafard, les chercheurs de l'Université actifs
dans le projet sont Daniel Marceau (Génie civil), Augustin
Gakwaya (Génie mécanique), Robert Guénette
(Mathématiques et statistique) et René Lacroix (Génie
chimique). Cinq chercheurs d'Alcan - "des Ph.D. qui comprennent
bien les contingences de la recherche universitaire", signale
Mario Fafard -, deux chercheurs de l'UQAC et neuf étudiants-chercheurs
complètent l'équipe.
JEAN HAMANN
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