IND-UT-127 : remplacer une courroie trapézoïdale vaut 820 ou 1 900 kWh cumac par kW de moteur

Une courroie trapézoïdale transmet le couple par frottement : elle se coince dans la gorge de la poulie et s’y accroche grâce à sa tension. Ce principe a trois défauts énergétiques. Le glissement : sous charge, la courroie avance un peu moins vite que la poulie motrice, et l’écart part en chaleur. La flexion : à chaque tour, la courroie se plie sur la petite poulie puis se redresse, et l’élastomère dissipe une partie du travail. La tension : pour ne pas patiner, la courroie doit être fortement tendue, ce qui charge les paliers du moteur et de la machine.

Ces pertes s’aggravent avec le temps. La courroie s’allonge, sa tension baisse, le glissement augmente, la gorge de la poulie s’use. Entre deux retensions, le ventilateur tourne un peu moins vite et le moteur consomme pour rien, sans que rien ne se voie.

La courroie synchrone est dentée, et la poulie aussi. L’entraînement se fait par engrènement, pas par frottement : plus de glissement, une tension bien plus faible, un rapport de vitesse exactement égal au rapport des nombres de dents. Le rendement remonte et ne dérive plus avec l’usure. La courroie reste toutefois une pièce que l’on remplace, ce que la durée de vie de 3 ans traduit.

La transmission directe supprime courroie et poulies : l’arbre du moteur est relié à l’arbre de la machine par un accouplement mécanique. Les pertes de la courroie disparaissent, et la tension sur les paliers aussi. La fiche précise que cette liaison se fait sans changement du rapport de vitesse : la machine tourne à la vitesse du moteur. C’est le point de conception à vérifier avant de s’engager, car une roue de ventilateur calée sur une autre vitesse ne débite plus la même chose. En pratique, le passage en direct s’accompagne du choix d’un moteur à la bonne vitesse ou d’une roue adaptée.

Le secteur d’application est l’industrie. La fiche s’adresse à l’exploitant d’un site industriel, usine, atelier de production, plateforme de procédé, qui possède une pompe, un ventilateur ou un compresseur entraîné par un moteur à travers une courroie par adhérence. Elle ne fixe aucune condition de puissance du moteur, ni plancher ni plafond, aucune condition d’âge de la transmission remplacée, aucune zone climatique.

La condition d’entrée est l’existence d’une transmission par adhérence à déposer. Un groupe neuf livré d’origine en courroie dentée ou en accouplement direct n’entre pas dans la fiche, puisqu’il n’y a rien à remplacer. Une courroie dentée remplacée par une courroie dentée neuve n’entre pas non plus.

La dénomination cite les trois applications, pompe, ventilateur, compresseur, mais le point 3 n’exige d’indiquer ce type d’application que pour la transmission directe. Pour la courroie dentée, la fiche ne demande pas de préciser l’application dans la preuve de réalisation. La lecture prudente consiste néanmoins à rester dans ces trois familles d’organes pour les deux solutions, puisque la dénomination fixe le périmètre de l’ensemble de la fiche. Un convoyeur, un broyeur ou une machine-outil entraînés par courroie sont hors champ, même si le gain physique existe.

Comme pour toute opération CEE, la mise en place doit être réalisée par un professionnel, et le mandataire ou l’obligé qui valorise les certificats doit être intervenu au plus tard le jour de l’engagement, c’est-à-dire au plus tard à la signature du devis ou du bon de commande.

• Éligible : pompe, ventilateur ou compresseur d’un site industriel, entraîné par courroie plate, trapézoïdale ou striée, passé en courroie synchrone dentée ou en accouplement direct, quelle que soit la puissance du moteur.
• Hors champ : équipement neuf livré en dentée ou en direct, courroie dentée remplacée par une autre, secteurs tertiaire et agricole, toute machine qui n’est ni pompe, ni ventilateur, ni compresseur.

Le point 5 tient en deux lignes. Pour la courroie synchrone dentée, le montant en kWh cumac est 820 multiplié par P. Pour la transmission directe, 1 900 multiplié par P. P est la puissance électrique nominale du moteur associé, en kW. Il n’y a aucun autre paramètre : ni zone, ni durée de fonctionnement, ni type d’organe entraîné.

La fiche dit où lire P : sur la plaque signalétique du moteur ou, à défaut, sur un document issu du fabricant du moteur. C’est une valeur de catalogue, pas une mesure. On ne retient ni la puissance absorbée au point de fonctionnement, ni la puissance indiquée sur la plaque de la pompe ou du ventilateur. On prend le chiffre en kW de la plaque du moteur qui entraîne l’organe après travaux.

Le rapport entre les deux solutions est fixe : 1 900 divisé par 820 fait environ 2,3. La transmission directe vaut donc 2,3 fois la courroie dentée pour le même moteur, alors que sa durée de vie conventionnelle est cinq fois plus longue. La fiche ne détaille pas ses hypothèses de gain, et il n’y a pas lieu d’en inventer.

Premier cas, le plus courant : un ventilateur d’extraction d’atelier entraîné par deux courroies trapézoïdales, moteur de 45 kW sur la plaque. En jeu synchrone denté : 820 × 45 = 36 900 kWh cumac. Si la vitesse de la roue le permet et que l’on passe le même ventilateur en accouplement direct : 1 900 × 45 = 85 500 kWh cumac. L’écart sur ce seul moteur est de 48 600 kWh cumac, ce qui justifie de regarder la solution directe avant de commander des poulies dentées.

Deuxième cas : une pompe de circulation d’eau de refroidissement, moteur de 110 kW. En courroie dentée : 820 × 110 = 90 200 kWh cumac. En transmission directe : 1 900 × 110 = 209 000 kWh cumac. Sur une pompe, le passage en direct est fréquent, car beaucoup de pompes centrifuges sont conçues pour les vitesses standard des moteurs.

Troisième cas, la logique de parc : une ligne de traitement de surface compte douze petits ventilateurs de 7,5 kW à courroie trapézoïdale. Chacun passé en dentée vaut 820 × 7,5 = 6 150 kWh cumac, et le parc 6 150 × 12 = 73 800 kWh cumac. Chaque ventilateur reste une opération distincte, avec sa propre plaque, mais une facture unique peut lister les douze.

Quatrième cas, le gros moteur : un compresseur d’air à vis entraîné par courroies, moteur de 250 kW, reconstruit en entraînement direct : 1 900 × 250 = 475 000 kWh cumac, pour un chantier qui ne touche ni au compresseur ni au réseau d’air.

• Ventilateur, moteur 45 kW : 820 × 45 = 36 900 kWh cumac en dentée, 1 900 × 45 = 85 500 en direct.
• Pompe, moteur 110 kW : 820 × 110 = 90 200 kWh cumac en dentée, 1 900 × 110 = 209 000 en direct.
• Douze ventilateurs de 7,5 kW en dentée : 820 × 90 = 73 800 kWh cumac.
• Compresseur à vis, moteur 250 kW en direct : 1 900 × 250 = 475 000 kWh cumac.

Le point 3 est court, mais chaque mot compte. La mise en place est réalisée par un professionnel, et la preuve de réalisation, en pratique la facture, porte les mentions du tableau ci-dessous. Pour la transmission directe, elle nomme en plus l’accouplement mécanique et le type d’application : pompe, ventilateur ou compresseur.

La fiche prévoit une voie de rattrapage si la facture n’est pas rédigée dans ces termes. Par dérogation aux points 2, 3 et 4, elle peut mentionner la mise en place d’un équipement avec sa marque et sa référence, ainsi que le type d’application dans le cas d’une transmission directe. Un document du fabricant complète alors le dossier : il indique que l’équipement de cette référence est une transmission par courroie synchrone dentée ou une transmission directe, et il précise, dans les deux cas, la puissance électrique nominale du moteur associé.

Deux lectures prudentes de cette dérogation. Elle ne couvre pas le point 1 : la dépose de l’ancienne transmission doit figurer sur la facture dans tous les cas. Et la puissance du moteur doit apparaître quelque part, sur la facture dans le cas général, dans le document du fabricant si l’on passe par la dérogation. La fiche n’exige pas de photo de la plaque du moteur, mais c’est la pièce qui tranche toute discussion sur P.

Sur la transmission directe, la fiche est nette : liaison directe, sans changement du rapport de vitesse. Un accouplement élastique, à denture, un manchon rigide ou un montage sur arbre creux répondent à cette définition. Un réducteur, un multiplicateur, un variateur mécanique ou une chaîne n’y répondent pas, même s’ils suppriment la courroie.

L’erreur de grandeur la plus fréquente porte sur P. Un ventilateur dont la plaque indique 22 kW, entraîné par un moteur dont la plaque indique 30 kW : c’est 30 que la fiche retient, soit 820 × 30 = 24 600 kWh cumac en courroie dentée, et non 820 × 22 = 18 040. À l’inverse, retenir une puissance absorbée mesurée plus haute que la plaque, ou additionner les kW de deux moteurs dont un seul a changé de transmission, surévalue le dossier.

Le reste tombe sur les mentions de la facture ou sur la nature de ce qui a été posé. Le bon ordre : relever la plaque du moteur et photographier la transmission existante avant travaux, faire décrire sur le devis la dépose de la courroie par adhérence et la solution retenue, nommer l’accouplement et le type de machine si l’on passe en direct, vérifier que la facture reprend ces mentions, puis joindre la fiche technique du fabricant si la facture reste vague.

• Facture muette sur la dépose de la transmission par adhérence existante : point 1 de la fiche, hors dérogation.
• Facture qui décrit une courroie « haute performance », « crantée » ou « striée » sans le mot synchrone ou denté, et sans document du fabricant. Une courroie striée est une transmission par adhérence au sens de la fiche.
• Transmission dite directe mais avec réducteur, multiplicateur ou variateur mécanique : le rapport de vitesse n’est plus de 1.
• Type d’application absent pour une transmission directe : la fiche l’exige, y compris dans la voie dérogatoire.
• P tirée de la plaque de la machine entraînée ou d’une mesure, au lieu de la plaque du moteur ou d’un document du fabricant du moteur.
• Équipement neuf livré en dentée ou en direct, ou remplacement d’une courroie dentée usée : rien n’a été remplacé au sens de la fiche.
• Mandataire ou obligé intervenu après la signature du devis : le rôle actif et incitatif doit être établi au plus tard le jour de l’engagement.