Une installation qui sort de l’ordinaire

Bruker BioSpin AG: le tandem hélium-Optipress


La nouvelle halle de montage final et de test de Bruker BioSpin AG à Fällanden n'a pas grand chose en commun avec la plupart des entreprises industrielles. Tout d’abord il y fait un froid de canard, glacial même. Ensuite il y a tous ces champs magnétiques qui détraquent les téléphones mobiles, les montres et les cartes de crédit. Et enfin, les conduites Optipress en acier inox de la société R. Nussbaum SA n’acheminent pas de l’eau mais de l’hélium, ce qui est tout à fait inédit.

Texte: Andreas Stettler, Olten / Photos: Roland Spring, Oberburg


Aperçu du projet
• Bruker BioSpin AG, Fällanden: Construction d’une nouvelle halle de montage final et de test F1-14
• Surface: 800 m2
• Volume: 6 500 m3
• Mise en service: Avril 2016
• Réception par le maître d’ouvrage: Mai 2016
• Montant investi: 3 millions de francs suisses

Produits Nussbaum mis en oeuvre    
• Optipress-Aquaplus
• Optipress-Therm
• Nourrices de distribution en acier inox préfabriquées sur mesure
• Diverses robinetteries Nussbaum pour le sanitaire et le chauffage

Parties prenantes de la construction
• Maître d’ouvrage: Bruker BioSpin AG, Fällanden
• Architecture & planification globale de l’infrastructure: Drees & Sommer Schweiz, Zurich
• Planification et exécution sanitaire, chauffage, ventilation, technique du froid: Klinova AG, Zürich / Ganz Installationen AG, Volketswil


L’entreprise high-tech Bruker BioSpin AG, filiale de la société américaine Bruker Corporation, développe, produit et vend des appareils de mesure analytiques ultramodernes. Leader mondial de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), Bruker fabrique des appareils alliant aimants supraconducteurs et électronique haute performance. Les aimants atteignent des intensités de champ jusqu’à 23,5 teslas (1 tesla est 20 000 supérieur à la puissance du champ magnétique terrestre). La gamme de fréquence de l'électronique se situe entre 300 et 1 000 MHz. Les appareils de Bruker sont utilisés mondialement dans des universités, laboratoires de recherche et usines des domaines de la chimie, de la biotechnologie et des sciences de la vie. Suite à plusieurs phases de croissance et d’extensions, il s’est avéré qu’une nouvelle halle était nécessaire pour assurer le montage final et les essais sur les aimants à champ maximal fabriqués à Fällanden.

Priorité aux exigences techniques et économiques
Les postes de travail et d’essais alignés le long de la halle devaient être équipés de 10 conduites d’approvisionnement et de 12 conduites d’aspiration conçues pour acheminer de l’hélium (He), de l’azote (N2) et de l’air comprimé technique. L’équipe de conception et d’installation s’est donc attelée à cette tâche. À cet effet l’équipe d’installation a monté sur le plafond situé à quelque 10 mètres, trois conduites circulaires destinées à approvisionner avec les trois fluides les postes de travail situés au sol. Ce qui est inhabituel pour l’installation, c’est le choix du système. En accord avec les philosophies des sociétés Ganz Installationen AG et Klinova AG qui ont planifié et exécuté le projet dans le cadre d’un groupement d'intérêt économique, une démarche novatrice a été mise en oeuvre: au lieu d'investir beaucoup de temps dans la recherche d’un système spécial qui, techniquement parlant, serait vraisemblablement surdimensionné et dont le coût risquerait de dépasser de loin les limites prévues, le directeur Patrick Moro a étudié de près les exigences effectives du client en rapport avec les spécificités de son application. Moro définit son approche comme suit: «Je suis toujours à la recherche d’alternatives, ce qui m’amène à m’engager dans des voies inédites. Cette voie inédite l’a conduit au système de distribution d'eau de boisson Optipress-Aquaplus de Nussbaum.

Certification hélium pour Optipress
Durant le processus de fabrication, de l’air comprimé est projeté sur les systèmes d'aimant à résonance magnétique nucléaire hauts de plus de deux mètres et qui forment la pièce maîtresse des appareils RMN à champ maximal. Cette opération sert à les débarrasser de souillures grossières. Lors du test final, le système d'aimant est porté à une température qui frise le zéro absolu (-273,15 °C), à l’aide d'azote et d’hélium à l’état liquide. Ces conditions doivent être remplies pour créer les puissants champs magnétiques. Afin de ne pas perturber les mesures RMN qui sont très sensibles, la température du local de validation est réglée à 21 °C, les fluctuations tolérées étant de 0,5 K. En vue d'assurer l’approvisionnement de ce processus high-tech avec les fluides correspondants, Patrick Moro s’est penché sur les conditions cadres à remplir – par exemple les exigences du fournisseur de gaz – et a fait tous les calculs et vérifications en ne laissant rien au hasard. Les modèles chiffrés ainsi établis lui ont permis d’arriver aux conclusions suivantes: pression plus faible, débit volumique plus important, conduites aux dimensions réduites. Il en découle des délais de montage plus courts, moins de matériaux à mettre en oeuvre et des coûts réduits. Mieux encore, les conditions étaient réunies pour étudier un sertissage rationnel des assemblages. À ce niveau une autre condition importante était remplie puisque les assemblages Optipress sont certifiés pour l’hélium.

Réutilisation de l’hélium en trop
Lors du test final des appareils, l’hélium liquide s’évapore. Ce gaz est recueilli par un réseau séparé de conduites Optipress, pour être ensuite injecté sous haute pression dans des bouteilles ou des cuves. Après avoir été purifié sur place, l’hélium à l’état de gaz peut à nouveau être liquéfié. Le surplus d’hélium gazeux peut être vendu sans avoir fait l’objet d’une purification. Il peut servir alors à des applications moins exigeantes, pour le gonflage de ballons de baudruche par exemple.

Recherche commune de solutions
Pour choisir en connaissance de cause un système véhiculant un fluide qui sort de l’ordinaire, Patrick Moro n’a pas hésité à faire appel à l’expérience de Nussbaum. En étudiant ensemble tous les aspects, ils sont arrivés à la solution finalement adoptée. Elle se présente sous la forme de  tuyaux en acier inoxydable Optipress (1.4401) aux dimensions 15 à 54 mm utilisés pour les conduites circulaires et d’amenée, et 108 mm pour les conduites d’aspiration. Le service de planification «Nussbaum Plantec» s’est chargé de concevoir et de préfabriquer sur mesure les nourrices de distribution en acier inox soudé, de même que les conduites d’aspiration de l’hélium et les départs, à des emplacements au millimètre près. Ces confections spécifiques au présent projet constituent un enrichissement pour le système d’installation d’eau de boisson Optipress-Aquaplus qui, dans l’entreprise Bruker, est utilisé pour la première fois comme conduite de distribution d’hélium.

Puissance de chauffage de 120 kW    
Il convient encore de préciser que pour le puissant chauffage à air pulsé a été mise en oeuvre une installation utilisant le système Optipress-Therm de Nussbaum. À partir de la sous-station nous avons utilisé les tuyaux d'acier inox galvanisé Optipress-Therm, d’une dimension de 76 mm.